Atemnot unterm Kiel: Warum der Ostsee in der Tiefe die Luft ausgeht

​Die Wahrscheinlichkeit für einen massiven Sauerstoffeinstrom in die Ostsee stand Anfang 2026 bei 80 Prozent. Dr. Michael Naumann vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) erklärt weshalb es nicht dazu kam. Ein Einblick in die unsichtbaren Prozesse aus den Tiefen der Ostsee.

Anfang des Jahres ging durch die Medien, dass ein großer Sauerstoffaustausch in der Ostsee bevorsteht. Was hat es damit auf sich?

In diesem Winter ist viel Wasser aus der Ostsee geflossen. Das heißt, Ostwinde haben über einen langen Zeitraum sauerstoffarmes Ostseewasser in den Atlantik gedrückt. Deswegen hatten wir am 5. Februar ein historisches Niedrigwasser. Minus 67 Zentimeter im Gegensatz zum mittleren Wasserstand ist ein historischer Tiefstwert. Eigentlich die perfekte Ausgangslage, damit anschließend sauerstoffhaltiges und salzigeres Wasser aus dem Nordatlantik einströmen kann.

In Anbetracht der Daten zu ähnlichen Einstromszenarien in der Vergangenheit, ging man von einer Wahrscheinlichkeit für einen großen Salzwassereinbruch von 80 Prozent aus. Salzwassereinströme aus der Nordsee liefern wiederum den Sauerstoff, der dann vor allem in die tieferen Regionen der Ostsee gelangt. Salzhaltiges Wasser ist im Grunde das Transportunternehmen für den Sauerstoff aus dem Nordatlantik in das Tiefenwasser der Ostsee.

Was können Sie nun vermelden, hat es einen großen sauerstoffreichen Einstrom gegeben?

Nein! Das können wir klar aus unseren Daten ablesen. Wir hatten tatsächlich einen kleinen Einstrom. Geringe Mengen sauerstoffhaltiges Wasser mit hohem Salzgehalt kamen über den Öresund in die Arkona See, nordöstlich von Rügen. Aber das war leider bei weitem nicht genug Wasservolumen für ein Großereignis, sondern eher ein Salzwassereinbruch von schwacher bis mittlerer Intensität. In den nächsten Wochen wird es spannend zu beobachten, ob das Einstromwasser bis in den östlicheren Regionen der Ostsee vordringen kann.

Woran ist das gescheitert?

Da spielen mehrere Faktoren zusammen. Grundlegend kann man sagen, dass es am ausbleibenden Westwind gescheitert ist. Nachdem wir diesen starken Ostwind im Januar und Februar hatten, beruhigte sich die Wetterlage. Normal wäre gewesen, dass wir unsere typischen norddeutschen 3 bis 5 Grad, nasskalt und mit Wind haben. Dieses Wetter entsteht häufig, wenn Tiefdruckgebiete aus dem Nordatlantik über Nordeuropa hinwegziehen und für Westwind sorgen. Das wäre letztendlich die Witterung gewesen, was wir gebraucht hätten, und das gleich über mehrere Wochen.

Welche Faktoren gibt es denn noch?

Um zu verstehen, wieso langanhaltende Westwinde benötigt werden, um salz- und sauerstoffhaltiges Wasser aus dem Atlantik in die Ostsee zu drücken, sollte man wissen, wie der Meeresgrund der Ostsee aussieht. Er ist im Grunde in eine Kette von aufeinanderfolgenden Becken, wie das Arkona-, Bornholm- und Gotlandbecken, unterteilt. Die Erhebungen zwischen ihnen, auch Schwellen genannt, verhindern, dass von der Dichte schweres Salzwasser ungehindert am Boden entlang in die tieferen Regionen der Ostsee fließen kann. Beispiele sind etwa die Darßer Schwelle oder die Stolperrinne.

Dementsprechend braucht es auch ein großes Volumen an Wasser, um diese Schwellen zu überwinden. Wenn man von der Seite auf das Tiefenprofil der Ostsee schaut, hat man immer wieder diese Schwellen. Sie können sich das sinnbildlich vorstellen wie Badewannenränder: Wir nehmen Badewannen, stellen die alle aneinander und das Wasser muss immer von der einen Badewanne in die andere fließen. Dafür brauche ich entsprechend viel Volumen, damit das Wasser über die Badewannenränder fließen kann.

Wo sind denn die größten Hürden zu überwinden?

Da gibt es mehrere. Ein großer Badewannenrand ist insbesondere die Schwelle zwischen dem Bornholm Becken und der Stolper Rinne. Das ist die sogenannte Stolper Schwelle. Die ist 58 Meter tief. Das Bornholmbecken weiter westlich hat aber knapp 95 Meter Wassertiefe. Um diese 37 Meter Differenz zu überwinden, braucht es etwa 170 Kubikkilometer Volumen von Einstromwasser. Solche Mengen an Wasser werden nicht innerhalb eines Tages durch aufkommende Winde über die Schwellen der Westlichen Ostsee gedrückt, um anschließend in das Tiefenwasser des Arkona Becken abzusinken. Insgesamt brauchen wir etwa sechs Tage Einstromdauer und Wasser mit einem Salzgehalt von mindestens 17 Gramm je Kilogramm Salzgehalt an der Darßer Schwelle. Das war bei der Wetterlage in den letzten Monaten leider nicht möglich.

Könnte es in Zukunft häufiger Naturereignisse wie ein Fischsterben geben, wenn der Sauerstoffaustausch weiterhin ausbleibt?

Da müssen Sie aufpassen, das sind Zusammenhänge, die nicht direkt zusammenpassen. Allgemein ist das Wasser in der Ostsee in zwei Schichten unterteilt. Einmal das Oberflächenwasser, was eher einen geringen Salzgehalt hat, und das Tiefenwasser, was salzreicher ist und wegen der höheren Dichte absinkt. Im Oberflächenwasser wird permanent über die Atmosphäre Sauerstoff eingetragen, beispielsweise durch Wind- und Temperaturmischung.

Dabei wird an der Wasseroberfläche, die sich ja im Jahresgang erwärmt und abkühlt, Wasser von oben nach unten innerhalb des Oberflächenwassers transportiert. Das funktioniert wie ein Heizkreislauf in einem Haus oder wie in einem Süßwassersee, in dem ebenfalls über Temperaturwechsel Wasser zwischen der Oberfläche und dem Grund umgeschichtet wird. In der Ostsee hört dieser Prozess dann aber an der Salzsprungschicht auf, das Tiefenwasser kann über diese Grenze hinaus nicht belüftet werden und ist abhängig von sporadischen Salzwassereinströmen aus der Nordsee. Und das ist die wichtige Unterscheidung.

Ein Fischsterben vor der Küste hängt an einem anderen Prozess. Und zwar wenn im Spätsommer der Sauerstoff am Boden in den flacheren Meeresregionen aufgezehrt ist und über seltene Windereignisse das Oberflächenwasser von der Küste weggedrückt wird. In diesem Fall kann kurzfristig das zu der Jahreszeit sauerstoffarme Tiefenwasser bis an die Oberfläche auftreiben und damit den Lebensraum für atmende Lebewesen einengen.

Also kommt das sauerstoffarme Tiefenwasser der zentralen Ostseebecken gar nicht an die Oberfläche?

Richtig. Die Salzsprungschicht ist eine starke Grenze zwischen Oberflächen- und Tiefenwasser, wir nennen das auch Halokline. Sie führt dazu, dass zwischen Oberflächenwasser und Tiefenwasser kein Gasaustausch stattfindet. Zum Beispiel liegt die Halokline im Bornholm Becken etwa bei 50 Meter Wassertiefe und in den Gotland Becken bei etwa 70-80 Metern. Solange wir in unserer Klimazone weiterhin genügend Niederschläge haben und Süßwasser aus den Flüssen und Seen in die Ostsee getragen wird, bleibt die Sprungschicht an der gleichen Stelle und das Sauerstoffärmere Wasser kann nicht weiter hochkommen bzw. bis an die Küsten vordringen.

Dann hängen die Phänomene, die wir als Segler wahrnehmen, hauptsächlich mit der Beschaffenheit des Oberflächenwassers zusammen?

Ja, leider wird häufig der Sauerstoffmangel in der tiefen Ostsee mit dem flachwasser-küstennahen Sauerstoffmangel in einen Topf geworfen, obwohl das per se nicht viel miteinander zu tun hat. Tatsächlich stagniert der Sauerstoffgehalt unterhalb von 70 Metern Wassertiefe. Der Sauerstoffmangel in den Tiefen Becken hat aber mit den küstennahen und kurzfristigeren Prozessen überhaupt nichts zu tun, sondern ist durch die Eigenschaften der Ostsee natürlich vorgegeben.

Wenn man dann von einem großen Fischsterben im Kontext eines Sauerstoffmangels in der Ostsee spricht, ist damit das küstennahe Tiefenwasser gemeint. Wenn es in flachen Gewässern in der Ostsee zu einem Sauerstoffmangel kommt, ist das ein lokales Phänomen und hat nichts mit den größeren Flächen in den zentralen Ostseebecken zu tun. Das darf man nicht vermengen.

Wie hat sich der Trend im Ostsee-Tiefenwasser in den letzten Jahren entwickelt?

Gerade in der tiefen Ostsee wird das Sauerstoffdefizit immer deutlicher. Doch die Fläche, die das betrifft, verändert sich nicht. Sie variiert bis zu einem gewissen Grad, aber das Maximum der Fläche von 70.000 – 80.000 Quadratkilometern hatte man schon in den 70er Jahren erreicht. Das liegt an dem Deckel der Salzsprungschicht. Solange es genug regnet und die Oberflächenwasserschicht nicht dünner wird, wird sich daran auch nichts ändern.

Was wir aber beobachtet konnten, ist die annähernde Verdopplung der Sauerstoffzehrungsraten in den letzten 30 Jahren. Das bedeutet: Die gleiche Sauerstoffmenge, die heutzutage in die tiefe Ostsee gelangt, wird doppelt so schnell aufgebraucht wie früher. Das liegt unter anderem an der vielen unzersetzten Organik, die am Meeresboden abgelagert ist und zu einem hohen Sauerstoffverbrauch infolge von Zersetzungsprozessen führt. Das sind die Folgen der hohen Nährstoffeinträge von uns Menschen über die Flusssysteme in das Meer.

Seit den 40er Jahren werden verstärkt Düngemitteln in der Landwirtschaft eingesetzt, die nicht komplett vom Pflanzenwachstum aufgenommen werden. Über das Grundwasser gelangen die Überschüsse in die Flussgewässer und anschließend ins Meer. Dort kurbelt die erhöhte Nährstoffzufuhr das Planktonwachstum im Oberflächenwasser an. Das entsteht zyklisch ab dem Frühjahr, stirbt im Herbst wieder ab. Dann rieselt abgestorbenes Plankton zu Boden und muss zersetzt werden. Dieser Prozess verbraucht viel Sauerstoff.

Was wird gegen den Einfluss des Menschen unternommen?

Seit Mitte der 70er Jahre gibt es die Helsinki-Kommission als den Staatenverbund aller Ostseeanrainer, die sich um eine Verbesserung des Umweltzustandes der Ostsee bemüht. Dabei werden Auswertungen für die politische Ebene bereitgestellt, auf den Umweltmaßnahmen fußen. Darin werden Indikatoren zusammen mit uns in der Wissenschaft entwickelt und jeder Anrainerstaat hat dort sein eigenes Sprachrohr.

Was wurde seither erreicht?

Im Zuge der Vorgaben durch die Helsinki-Kommission werden seit Anfang der Neunziger massiv Nährstoffe in der Landwirtschaft reduziert. In diesem Bereich trifft sich die Agrarwissenschaft mit der Meeresforschung. Wenn wir es schaffen, dass nur so viel Düngemittel ausgebracht wird, wie die Pflanzen vollends aufnehmen, würde nichts mehr über den Boden ins Grundwasser gehen. Wenn wir Ökosystemmodelle, angetrieben durch die Messdaten und potenziellen Umsetzung der Umweltmaßnahmen in die Zukunft rechnen lassen, dann sehen wir erste Effekte so etwa ab 2050. Wir müssen daher weiter an der Reduktion von Nährstoffen festhalten.