Beobachtete physikalische und biogeochemische Variabilität durch den tropischen Wirbelsturm Mocha anhand von Gleittauchern im Golf von Bengalen

Stürme, die das Meer aufwühlen

Tropische Wirbelstürme werden meist als zerstörerische Kräfte in der Atmosphäre und an Land wahrgenommen, doch sie greifen auch tief in den Ozean hinein und formen das Leben unter der Oberfläche neu. Diese Studie begleitet einen solchen Wirbelsturm – den tropischen Wirbelsturm Mocha – der im Mai 2023 den Golf von Bengalen überquerte. Mithilfe eines robotischen Gleittauchers, der wiederholt durch die obere Wassersäule tauchte, dokumentierten Forschende, wie der Sturm das Meer abkühlte, seine Schichtung durchmischte und kurzfristig das mikroskopische Pflanzenleben sowie die Sauerstoffwerte belebte – Änderungen, die für Fischbestände, Wetterereignisse und unser Verständnis der ozeanischen Reaktion auf Extremereignisse von Bedeutung sind.

Ein Roboter folgt einem gefährlichen Sturm

Der Golf von Bengalen ist ein Brennpunkt für tropische Wirbelstürme und zugleich ein Ozeanbecken mit einer sehr flachen, meist frischeren Oberflächenschicht, die nährstoffreichere Tiefenwasser gewöhnlich darunter einschließt. Diese stabile Schichtung begrenzt tendenziell das Wachstum von Phytoplankton – den winzigen treibenden Pflanzen, die die Basis des marinen Nahrungsnetzes bilden. Im Mai 2023 befand sich ein von indischen Wissenschaftlern eingesetzter Tiefseegleittaucher zufällig auf der Zugbahn von Zyklon Mocha. Dieses autonome Unterwasserfahrzeug, ferngesteuert von Land aus, erfasste wiederholt Profile des Wassers von der Oberfläche bis in hunderte Meter Tiefe und maß Temperatur, Salzgehalt, Chlorophyll (ein Proxy für Phytoplankton) und gelösten Sauerstoff mit hoher vertikaler und zeitlicher Auflösung vor, während und nach dem Sturm.

Wie der Sturm den Ozean abkühlte und aufrührte

Als Mocha vorbeizog, veränderten starke Winde, dichte Bewölkung und intensiver Wärmeverlust die Meeresoberfläche drastisch. Der Gleittaucher zeichnete einen Rückgang der Meeresoberflächentemperatur um etwa 2,5 °C auf, während Satellitendaten eine vergleichbare Abkühlung entlang der Sturmspur zeigten. Gleichzeitig wurden die Oberflächenwässer leicht salziger, ein Hinweis darauf, dass tieferes, salzigeres Wasser nach oben gemischt wurde. Die kräftigen Winde des Sturms vertieften die oberflächliche Mischschicht von einigen Dutzend Metern auf nahezu 60 Meter und schwächten die sonst übliche Schichtung der Wassersäule. Dieses vertikale Aufwühlen, kombiniert mit auftriebender Strömung infolge der Sturzirkulation, brachte kühleres, nährstoffreiches Wasser näher an die Oberfläche und hob die Grenze zwischen warmen und kühlen Schichten an.

Verstecktes Pflanzenleben schießt nach dem Sturm empor

Vor dem Zyklon war Phytoplankton nahe der Oberfläche knapp, mit einem „versteckten“ Konzentrationsmaximum in etwa 60 bis 95 Metern Tiefe, wo Licht und Nährstoffe günstiger ausbalanciert waren. Nachdem der Sturm das Wasser durchmischt hatte, stiegen die Chlorophyllwerte an der Oberfläche schnell an, zunächst auf etwa 0,8 Milligramm pro Kubikmeter und dann auffallender auf etwa 1,7 Milligramm pro Kubikmeter acht Tage später. Der erste Gipfel scheint daraus resultiert zu sein, dass dieses tiefere Phytoplanktonlager nach oben gehoben wurde. Der zweite, stärkere Gipfel, der auftrat, nachdem der Himmel aufklarte und Licht zurückkehrte, spiegelt wahrscheinlich echtes neues Wachstum wider, genährt durch von unten zugeführte Nährstoffe. Satellitensensoren, die durch Wolkenabdeckung und grobere Auflösung eingeschränkt sind, erfassten von dieser Blüte nur eine schwache Version, was die Bedeutung von Messungen mit in‑Wasser‑Robotern unterstreicht.

Der tägliche Rhythmus des Sauerstoffs geht auf

Gelöster Sauerstoff, lebenswichtig für Meeresorganismen und ein sensibler Marker biologischer Aktivität, veränderte sich ebenfalls im Einklang mit Sturm und Blüte. Unmittelbar um den Durchzug Mochas sank der Sauerstoff nahe der Oberfläche kurzzeitig, als sauerstoffarmes Tiefenwasser nach oben gemischt wurde. In den folgenden Tagen stieg der Sauerstoffgehalt jedoch um etwa 10 Mikromol pro Liter und folgte damit dem Anstieg des Chlorophylls. Dieses Timing sowie relativ ruhige Winde während der Blüte deuten darauf hin, dass der zusätzliche Sauerstoff hauptsächlich durch Photosynthese produziert wurde und weniger durch Lufteintrag an die Meeresoberfläche. Die fein aufgelösten Daten des Gleittauchers zeigten außerdem, dass die täglichen Schwankungen von Sauerstoff und Chlorophyll während der Blüte deutlich stärker wurden, was die tagsüber durch Photosynthese aufgebaute Sauerstoffanreicherung und den nächtlichen Abbau durch Respiration widerspiegelt.

Modelle auf dem Prüfstand

Die Forschenden verglichen ihre Gleittaucherdaten auch mit einem Ozeanmodell, das sowohl Physik als auch Biologie simuliert. Das Modell zeigte korrekt eine Abkühlung, gewisse Durchmischung sowie einen Anstieg von Phytoplankton und Sauerstoff, doch seine Reaktion war deutlich schwächer: Die Oberflächenabkühlung war nur etwa halb so stark, der Anstieg des Chlorophylls war geringer und kürzerlebig, und die zweite, verzögerte Blüte, die acht Tage nach dem Sturm beobachtet wurde, war vollständig fehlend. Auch Änderungen von Salzgehalt und Sauerstoff wurden falsch dargestellt. Diese Diskrepanzen weisen auf Mängel darin hin, wie das Modell sturmgetriebene Durchmischung, Nährstoffzufuhr und biologische Reaktionen während Extremereignissen behandelt.

Warum das für Menschen und Klima wichtig ist

Vereinfacht gesagt verwandelte Zyklon Mocha ein vergleichsweise ruhiges Gebiet des Golfs von Bengalen kurzfristig in eine aufgewühlte, grünere und sauerstoffreichere Zone. Durch die detaillierte Nachverfolgung dieser Entwicklung zeigt die Studie, dass Stürme versteckte Reserven an Nährstoffen und Pflanzenleben unter der Oberfläche anzapfen können und dass diese Effekte mehr als eine Woche nach Abklingen der Winde anhalten können. Gleichzeitig macht sie deutlich, dass gängig eingesetzte Ozeanmodelle diese Veränderungen noch unterschätzen. Für Küstengesellschaften, die vom Meer abhängig sind, und für Wissenschaftler, die vorhersagen wollen, wie Ozeane auf eine Erwärmung des Klimas und potenziell stärkere Stürme reagieren, sind solche gleitterbasierten Beobachtungen entscheidend, um Vorhersagen zu Wetterfolgen und der Gesundheit mariner Ökosysteme zu verbessern.

Zitation: Thangaprakash, V.P., Sureshkumar, N., Srinivas, K.S. et al. Observed physical and biogeochemical variability due to tropical cyclone Mocha using glider observations in the Bay of Bengal. Sci Rep 16, 13009 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43528-2

Schlüsselwörter: tropische Wirbelstürme, Golf von Bengalen, Ozeanmischung, Phytoplanktonblüten, autonome Gleittaucher