Rund um die Festlandssockel der Kontinente haben sich Unterwasser-Schluchten tief in die Ozeanhänge eingegraben. Diese meist steilwandigen, v-förmig eingeschnittenen Canyons reichen vom flachen Schelf bis in die Tiefsee hinab und können mehrere hundert Kilometer lang und mehrere Kilometer tief sein. Gebildet werden diese Unterwassercanyons meist durch lokale Strömungen, in denen ein Gemisch aus Sediment und Wasser die Kontinentalabhänge hinabfließt. Im Laufe der Zeit erodieren diese Trübströme den Meeresgrund und kerben sich tief in ihn ein. Die submarinen Schluchten prägen nicht nur die Topografie vieler Kontinentränder, sie spielen auch eine entscheidende Rolle in der Ozeandynamik: Sie transportieren Sedimente und Nährstoffe von der Küste in tiefere Meeresgebiete, verbinden Flach- und Tiefwasserzonen und schaffen Lebensräume mit hoher Artenvielfalt. Einer ersten globalen Bestandsaufnahme zufolge gibt es weltweit mehr als 100.000 Unterwassercanyons, die zusammen rund 4,4 Millionen Quadratkilometer Fläche einnehmen – mindestens. Denn die tatsächliche Zahl der submarinen Schluchten liegt Schätzungen zufolge weit höher.
Antarktische Unterwassercanyons verbinden Eis und Tiefsee
Eine besonders wichtige Rolle spielen Unterwassercanyons in den Polargebieten. „Diese Schluchten sind in der Arktis und Antarktis typischerweise tiefer in die Kontinentalhänge eingekerbt und länger als die Canyons in nicht polaren Breiten“, erklären Riccardo Arosio vom University College Cork und David Amblas von der Universität Barcelona. „An der Basis der Abhänge entwickeln sie sich oft zu Kanälen, die sich über hunderte Kilometer über den Meeresgrund bis in die Tiefsee erstrecken.“ Diese langen, tiefen Schluchten beeinflussen dadurch den Transport des Meerwassers sowohl vom Schelf in die Tiefe als auch umgekehrt. In der Antarktis fließt durch diese Schluchten kaltes, dichtes Wasser, das in Gebieten mit Meereis und Schelfeis entsteht, in die Tiefsee ab und bildet dort das antarktische Tiefenwasser. „Dieser Prozess ist entscheidend für die Belüftung der tiefsten Ozeanschichten und spielt eine wichtige Rolle für die globale thermohaline Zirkulation und die langfristige Speicherung von Kohlenstoff“, erklären die Forscher. Umgekehrt kann durch die Canyons wärmeres Wasser aus den tiefen Schichten bis auf den antarktischen Schelf vordringen. Dies verstärkt das Ausdünnen und Abschmelzen des Schelfeises und beschleunigt so auch die Gletscherschmelze an den Küsten der Antarktis.
Trotz dieser enormen Bedeutung waren die Unterwassercanyons der Antarktis aber bisher kaum erforscht und nur unvollständig kartiert. Deshalb haben Arosio und Amblas Daten aus der globalen bathymetrischen Datenbank IBCSOv2 ausgewertet. Sie umfasst mehr als 25.000 Milliarden Datenpunkte, die im Rahmen von fast 1500 Sonarkartierungen gesammelt wurden. „Dank der hohen Auflösung dieser neuen bathymetrischen Datenbank – 500 Meter pro Pixel im Vergleich zu ein bis zwei Kilometern pro Pixel bei früheren Karten – konnten wir halbautomatisierte Techniken zuverlässiger einsetzen, um Unterwassercanyons zu identifizieren, zu profilieren und zu analysieren“, erklärt Ambrosio. Diese Methode erlaubte es, die Tiefe, Länge und Verzweigung der submarinen Schluchten entlang der gesamten antarktischen Küste zu erfassen.
Ostantarktische Canyons sind tiefer, länger und verzweigter
Das Ergebnis dieser Auswertung ist der bisher detaillierteste Katalog antarktischer Unterwassercanyons. Er umfasst 3291 einzelne Schluchten, die sich 332 Netzwerken zuordnen lassen. Dies sind fünfmal mehr Einzelcanyons als in früheren Kartierungen identifiziert. „Einige der von uns identifizierten Unterwassercanyons erreichen Tiefen von über 4.000 Metern“, sagt Amblàs. Auch die Länge einiger Schluchten ist beträchtlich: Bei 53 dieser Systeme erreicht der Hauptcanyon Längen von mehr als 30 Kilometern. „Der längste Unterwassercanyon liegt im Wedellmeer und verläuft rund 859 Kilometer weit über den Kontinentalabhang und die Tiefsee-Ebene“, berichten die Forscher. Die größte Dichte erreichen die Schluchten rund um die Westantarktische Halbinsel, 130 der Canyon-Netzwerke liegen dort. „Diese Schluchten sind typischerweise kürzer, gerader und steiler als die Unterwassercanyons in anderen Teilen der Antarktis“, berichten die Forscher. Sie schreiben diese hohe Dichte steiler Einkerbungen einer nahen tektonischen Verwerfung zu. Deren Bewegungen haben die Höhenunterschiede an der pazifischen Küste der Halbinsel verstärkt und damit auch die Erosion gefördert.
Am auffälligsten ist jedoch der Unterschied zwischen den Unterwassercanyons der beiden großen antarktischen Regionen, der Westantarktis und der Ostantarktis. „Die ostantarktischen Canyons sind komplexer und verzweigter, oft bilden sie ausgedehnte Canyon-Kanal-Systeme mit typischen U-förmigen Querschnitten“, berichtet Arosio. Diese komplexen Systeme beginnen oft in mehreren Schluchten nahe dem Rand des Kontinentalschelfs und vereinen sich dann zu einem bis in die Tiefsee reichenden Hauptkanal. Im Gegensatz dazu sind die westantarktischen Canyons kürzer und steiler, mit vorwiegend V-förmigen Querschnitten. Den Forschern zufolge gehen diese Unterschiede wahrscheinlich darauf zurück, dass der ostantarktische Eisschild früher entstanden ist als der westantarktische. „Das längere Bestehen des ostantarktischen Eisschilds und seiner Gletscher führte zu verlängerten Perioden der Erosion und des Sedimenttransports“, erklären Arosio und Amblas. „Dies könnte zur Komplexität und Größe der Canyonsysteme in der Ostantarktis beigetragen haben.“
Bedeutung auch für die Eisschmelze
Die neue Kartierung deutet aber auch darauf hin, dass die antarktischen Unterwasserschluchten – vor allem in der Ostantarktis – einen stärkeren Einfluss auf die Stabilität des Eisschilds und der Gletscher haben könnten als bisher angenommen. Denn wenn es dort mehr und größere Verbindungen zwischen Schelf und Tiefsee gibt, beeinflusst dies den Wasser- und Wärmeaustausch. Dies könnte die Eisschmelze stärker beschleunigen als es gängige Modelle vorhersagen. „Genaue Klimaprognosen hängen von Modellen der Ozeanzirkulation ab, die Wechselwirkungen zwischen Strömungen und Topografie, insbesondere in komplexen Strukturen wie Schelfkanälen und Canyons, wirksam abbilden“, erklären Arosio und Amblas. „Trotz ihrer Bedeutung sind die aktuellen Ozeanmodelle jedoch noch nicht in der Lage, diese Strömungs-Topografie-Prozesse ausreichend aufzulösen.“ Umso wichtiger sei es, weitere bathymetrische Daten aus bislang unvollständig oder nur grob kartierten Gebieten zu sammeln und auszuwerten.
Quelle: Riccardo Arosio (University College Cork) und David Amblas (Universität Barcelona, Marine Geology, doi: 10.1016/j.margeo.2025.107608
