Forschende lokalisieren maritimes Mikroplastik mittels NASA-Satellitenbildern

Sie sind riesig und bedecken große Flächen der Ozeane – von den Gezeiten getriebene Strudel bestehend aus tonnenweise Plastikmüll. Einer der bekanntesten Plastikstrudel ist der Great Pacific Garbage Patch (GPGP). Dieser befindet sich im Nordpazifischen Strömungskreis. Laut den Angaben der niederländischen Non Profit Organization The Ocean Clean Up ist dieser ungefähr 1,6 Millionen Quadratkilometern groß. Das entspricht in etwa drei Mal der Größe Frankreichs. Fast die Hälfte des Mülls machen dabei alte Fischernetze aus.

Dieser riesige Müllteppich ist somit kaum zu übersehen. Schwieriger wird es dabei allerdings bei einer Art des Plastiks, welches für das menschliche Auge kaum ersichtlich ist. Sogenanntes Mikroplastik sind Plastikteilchen, welches kleiner als 5 Millimeter sind. Durch äußere Einflüsse wird großes Plastik solange zersetzt, bis entsprechend minimiert durch die Weltmeere treibt. Dieses Plastik dann aber wieder aus dem Meer zu entfernen, gestaltet sich als schwierig.

Zwei der größten Herausforderungen dabei sind zum einen die Lokalisierung des Mikroplastiks und zum anderen die Feststellung der genauen Menge der im Meer befindlichen Mini-Plastikteilchen. Forschende der University of Michigan wollten nun genau diese zwei fehlenden Wissens-Puzzelteilchen vom Weltall aus herausfinden. Für eine aktuell veröffentlichte Forschungsarbeit kooperierten sie dafür mit der amerikanischen Luftfahrtbehörde Nasa und deren Satellitenbildern des Cyclones Global Navigation Satellite System (CYGNSS).

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Suche nach Mikroplastik mittels Satelliten

Bisher wirkte die Erfassung von Mikroplastik eher wie ein wenig aus der Zeit gefallen. So wurden die Bewegungen und Entwicklungen der Plastikteilchen hauptsächlich aufgrund von punktuellen Berichten von sogenannten Plankton-Trawlern erfasst, so die Forschenden der University of Michigan. In deren Netzen landet neben dem gewünschtem Plankton eben auch das Mikroplastik, was somit gewisse Rückschlüsse zur Lokalisierung und Strömungsverhalten ermöglicht. Besonders genau ist diese Methode aber nicht.

Anders nun bei der aktuell entwickelten Methode der Forschenden. Im Mittelpunkt dabei stehen die Oberfläche des Meeres und die acht Mikrosatelliten des CYGNSS. „Wir haben diese Radarmessungen der Oberflächenrauhigkeit zur Messung der Windgeschwindigkeit verwendet, und wir wussten, dass das Vorhandensein von Material im Wasser die Reaktion auf die Umgebung verändert. So kam ich auf die Idee, das Ganze rückwärts zu machen und die Veränderungen in der Reaktionsfähigkeit zu nutzen, um die Anwesenheit von Stoffen im Wasser vorherzusagen“, so der Hauptautor der Studie und leitender Forscher von CYGNSS, Chris Ruf in einer Aussendung der University of Michigan.

Anhand von Windgeschwindigkeitsmessungen untersuchte das Forschungsteam Stellen, an welchen Wasseroberflächen glatter erschienen, als angesichts der Windgeschwindigkeiten zu erwarten war. Diese Beobachtungen glichen sie anschließend mit den Meldungen von Plankton-Trawlern und Meeresströmungsmodellen ab. Dabei konnten sie eine Wechselbeziehung zwischen den Gebieten mit glatteren Meeresoberflächen und denen mit viel Mikroplastik ausmachen. Dabei gehen die Forschenden den aktuellen Angaben davon aus, dass die glattere Meeresoberfläche nicht unbedingt von dem Mikroplastik verursacht wird. Viel mehr führen sie diesen Umstand auf Tenside, eine Familie von öligen oder seifigen Verbindungen, zurück. Diese kommen oft zusammen mit dem Mikroplastik vor, da sie zusammen freigesetzt werden und sich ähnlich fortbewegen und sammeln im Wasser wie Mikroplastik, so die Forschenden.

Höhe der Mikroplastik-Konzentration abhängig von Jahreszeiten

Doch die Forschenden konnten nicht nur eine Möglichkeit der Lokalisierung von Mikroplastik entwickeln, sondern haben ihren eigenen Angaben nach auch genug Daten gesammelt, um Aussagen über das Strömungsverhalten treffen zu können. So stellten sie eine Verbindung zwischen den Jahreszeiten und Standorten mit großen Anhäufungen von Mikroplastik her. So ist die Mikroplastik-Konzentration in den Sommermonaten der nördlichen Hemisphäre im Nordatlantik und Pazifik am höchsten. Im Januar und Februar, also den dortigen Sommermonaten, erreicht die Mikroplastik-Konzentration in der südlichen Hemisphäre ihren Höhepunkt. Dass die Konzentrationen im Winter tendenziell niedriger sind, führen die Forschenden hingegen auf eine Kombination aus stärkeren Strömungen zurück, welche Mikroplastikströmungen aufbrechen, und einer stärkeren vertikalen Durchmischung, durch welche das Mikroplastik weiter unter die Wasseroberfläche getrieben wird.

Auch wenn sich das Plastik in den Ozeanen sammelt, ist schon lange klar, dass diese nicht Ausgangsorte für dieses sind. Auch das konnten die Forschenden anhand ihrer Satellitenbilder nachvollziehen, so Ruf: „Was die Ausströmungen von großen Flussmündungen bemerkenswert macht, ist, dass sie eine Quelle in den Ozean sind, im Gegensatz zu Orten, an denen sich das Mikroplastik eher ansammelt.“ Insbesondere an der Mündung des Jangtse-Flusses, Chinas längsten Fluss, konnten die Forschenden ihren eigenen Angaben nach mehrere kurze Spitzen in der Mikroplastik-Konzentration ausmachen.

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Mit den Ergebnissen ihrer Forschung möchte das Forschungsteam nun dabei unterstützen, dass lokalisierte Mikroplastik auch aus dem Meer zu entfernen. Dafür sind sie den eigenen Angaben nach bereits im Gespräch mit der niederländischen Non Profit Organization The Ocean Cleanup. „Wir befinden uns noch in einem frühen Stadium der Forschung, aber ich hoffe, dass dies Teil einer grundlegenden Veränderung in der Art und Weise sein kann, wie wir die Verschmutzung durch Mikroplastik verfolgen und handhaben“, so der Hauptautor der Studie Ruf.