In einem in der Zeitschrift PNAS veröffentlichten Artikel haben Wissenschaftler mithilfe von Satellitenbildern die Blüten kartiert. Sie haben daraus die Bedingungen abgeleitet, die ihre Entstehung begünstigen.
Roter Schnee, sichtbar per Satellit. Sentinel-2 Bild vom 19.06.2018 im Vanoise-Massiv, Frankreich.
Quelle: theia.cnes.fr.
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Die Schneefallprojektionen gemäß den Szenarien des IPCC deuten darauf hin, dass diese Algen das Abschmelzen der Schneedecke bis 2100 nicht weiter verschlimmern werden.
Die Bedingungen, die das Auftreten von Schneealgenblüten verursachen, sind weitgehend unverstanden
Am Ende des Frühjahrs in den alpinen Wiesen verfärbt sich die Schneedecke manchmal aufgrund mikroskopisch kleiner Partikel, die das Schmelzen beschleunigen. Die Farben der Firne variieren.
Oft werden ockerfarbene Nuancen durch Ablagerungen von Saharasand aus dem vergangenen Winter erkannt. Man entdeckt auch mehr oder weniger verstreute rote Flecken. Diese Flecken entsprechen Ansammlungen von Mikroalgen, bestehend aus mikroskopisch kleinen Zellen, die mit bloßem Auge kaum zu erkennen sind und sich in großer Zahl im Schnee vermehrt haben, und so genannte "Blüten" oder "Aufblühen" bilden.
In den Alpen ist die dominante Schneelagenalge die Art Sanguina nivaloides. Im Volksmund nennt man sie "Blut der Gletscher", obwohl sich diese Alge in saisonalem Schnee entwickelt und es genauer wäre, sie "Blut des Schnees" zu nennen. Die rote Farbe stammt von einem Carotinoid-Molekül, das Sanguina nivaloides anreichert, genannt Astaxanthin.
Trotz bedeutender Anstrengungen, die in jüngster Zeit unternommen wurden, um ihre Biologie zu verstehen, bleibt Sanguina nivaloides mysteriös und wirft viele Fragen auf. Wo kann man Blüten antreffen? Treten sie immer an denselben Orten auf, die mit einem Algenreservoir verbunden sind, das von Jahr zu Jahr bestehen bleibt, oder finden wir sie an unterschiedlichen Stellen aufgrund eines Verbreitungsprozesses, bei dem die Mikroalgen beispielsweise durch die Luft transportiert werden? Warum erscheinen die roten Blüten zu dieser Jahreszeit? Sind die Blüten aufgrund des Klimawandels häufiger? Welche Auswirkungen werden diese Algen in den kommenden Jahrzehnten auf die Schneedecke haben?
Eine Satellitenüberwachung, um die Herkunft der Blüten besser zu verstehen
Wissenschaftler aus verschiedenen Disziplinen des AlpAlga-Konsortiums (https://alpalga.fr/) haben ihre Bemühungen und ihr Wissen koordiniert, um Antworten auf diese Fragen zu finden. Mithilfe von Satellitenbildern, die von Sentinel-2 aufgenommen wurden, und unter Anwendung von Klassifikationsmethoden zur Ausschluss von Färbungen durch Saharasandablagerungen, konnten sie das Carotinoidpigment Astaxanthin, das die Firne färbt, erkennen und die intensiven Blütenauftritte in den europäischen Alpen über einen Zeitraum von fünf Jahren kartieren.
Die Algenblüten erscheinen in Höhen zwischen 2000 und 3000 Metern, unter anderem in der Vanoise, im Schweizer Wallis oder im italienischen Rutor. Auf Alpenmassivebene bedecken sie bis zu 1,3 % der Fläche über 1800 Metern.
Diese Analyse führte somit zum ersten "Atlas" der roten Schneeablagen in den europäischen Alpen (https://umap.openstreetmap.fr/fr/map/red-algae-in-alpine-snow_936611#9/45.3454/7.2372).
Diese Arbeiten ermöglichten auch, mithilfe detaillierter Simulationen der Schneedecke spezifische, zuvor unbekannte Bedingungen zu identifizieren, die am meisten mit dem Erscheinen der Blüten korreliert sind. So treten sie nach ausreichend langen Schmelzperioden von etwa 50 Tagen auf, was den Algen mehr Zeit gibt, sich in einer schneebedeckten Decke, die mit flüssigem Wasser durchtränkt ist, zu entwickeln.
Die Blüten scheinen von Jahr zu Jahr in denselben Gebieten aufzutreten, was die Hypothese von dauerhaften Mikroalgenreservoiren, insbesondere im Boden, verstärkt. Diese Arbeiten zeigten schließlich, dass sich die Blüten offenbar nicht auf Böden entwickeln, die das ganze Jahr über gefroren bleiben, oder auf Permafrostböden. Dies bestätigt die gemessene Empfindlichkeit von Sanguina nivaloides gegenüber Gefrierbedingungen im Labor und stützt die Hypothese, dass die Mikroalgen im Schnee keine extreme Umgebung vorfinden, sondern eher eine thermisch stabile und schützende Umgebung.
Die Auswirkungen der Blüten auf das Abschmelzen des Schnees
Wenn die Blüten den Schnee färben, verringert sich das Albedo, was dazu führt, dass die Menge an Sonnenenergie, die vom Schneedeck aufgenommen wird, zunimmt. Die Algen beschleunigen somit das Schmelzen des Schnees, auf dem sie sich befinden.
Kann dieses Phänomen auf der Ebene eines Bergmassivs signifikante Auswirkungen haben? Es wurde bereits in der Arktis, insbesondere in Grönland, gezeigt, dass das Vorhandensein von Mikroalgen erheblich zum Schmelzen von Gletschern beiträgt. Angesichts eines sich verändernden Klimas haben sich die Wissenschaftler daher die Frage gestellt, wie sich diese Blüten in Zukunft auswirken und welche Folgen sie insbesondere in den europäischen Alpen haben werden.
Dazu stützten sie sich auf Klimaprojektionen. Die Klimaprojektionen zeigen, dass die Schneemengen und die durchschnittliche Schmelzdauer in niedrigen Lagen (etwa 1500 Meter) abnehmen werden. Die Projektionen für mittlere Lagen (etwa 2500 Meter), wo sich die untersuchten Algen befinden, sind jedoch moderater: Die Schmelzdauer und die Schneemengen werden weniger schnell abnehmen als in niedrigeren Lagen.
Diese Studie sagt daher voraus, dass die Häufigkeit der Blüten und ihre Auswirkung auf den Schnee bis 2100 stabil bleiben oder leicht abnehmen sollten.
Referenzen:
Snowmelt duration controls red algal blooms in the snow of the European Alps.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 121 (41), L. Roussel, M. Dumont, S. Gascoin, D. Monteiro, M. Bavay, P. Nabat, J. Abdellatif Ezzedine, M. Fructus, M. Lafaysse, S. Morin, E. Maréchal (2024)
PNAS, 23. September 2024, DOI: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2400362121