Klimawandel und Ozeane

Globale Änderungen und Treiber

Ozeane sind eine entscheidende Kraft im Klimageschehen. Sie sind einerseits Treiber von Klimaänderungen und werden andererseits durch diese Änderungen beeinflusst. Um Klimaänderungen besser verstehen und vorhersagen zu können, ist es daher notwendig, die physikalischen, chemischen und biologischen Vorgänge im Meer und besonders ihre Wechselwirkungen besser zu verstehen.

Klimaküche Ozean

© NASA

Zwischen den Ozeanen, die 71 % der Erdoberfläche einnehmen, und der Atmosphäre wird ständig Energie (Wärme) und Wasser ausgetauscht. Diese Wechselwirkungen bestimmen ganz wesentlich das Klimageschehen der Erde. Aufgrund der hohen spezifischen Wärmekapazität von Wasser und der vertikalen Durchmischung puffern die Wassermassen der Ozeane den Einfluss der Sonneneinstrahlung ab und dämpfen die Erwärmung. Die Ozeane nehmen außerdem einen großen Anteil des in die Atmosphäre freigesetzten Kohlendioxids auf. Durch die Trägheit der großen Ozeansysteme reagiert das gesamte Klimasystem verzögert auf Einflussfaktoren, wie zum Beispiel auf die Zunahme oder die Reduzierung von Treibhausgasemissionen. Es dauert Jahrzehnte bis Jahrhunderte, bis sich zum Beispiel durch Klimaschutzmaßnahmen ein neues Gleichgewicht einstellt und ein Effekt deutlich wird. Die Pufferkapazität der Ozeane ist allerdings nicht unbegrenzt.

Änderungen von Strömungen

© Golfstrom GEOMAR

Die Meeresströmungen bewegen große Wassermassen und beträchtliche Mengen an Energie über große Entfernungen - sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung. Die kontinuierlichen, weitreichenden Strömungen der Ozeane, wie zum Beispiel der Golfstrom im Atlantik, bilden ein globales maritimes Strömungssystem, das sogenannte Globale Förderband. Die Strömungen werden durch zahlreiche Einflussgrößen angetrieben, zum Beispiel durch Salzgehalts- und Temperaturunterschiede („thermohaline“ Zirkulation), durch Winde sowie durch die Gezeiten und die Erdrotation. Die Veränderungen der Ozeanzirkulation und ihre Wechselwirkungen mit der Atmosphäre sind ein Schlüsselfaktor für das Verständnis von Klimaveränderungen.

Abschmelzendes Meereis

© istock/A330Pilot

In den Polargebieten sind die Ozeane von einer gewaltigen, bis zu 5 m dicken Eisschicht bedeckt. Die Eisbedeckung variiert mit den Jahreszeiten. Dieses Meereis hat andere thermodynamische, aerodynamische und optische Eigenschaften als das offene Meerwasser. Schnee und Eis haben zum Beispiel ein hohes Rückstrahlvermögen und reflektieren fast die gesamte eingestrahlte Energie, während Boden und Wasser dagegen mehr als 90 % der eingestrahlten Energie absorbieren und sich dadurch erwärmen. Die Ausdehnung des Meereises beeinflusst daher den Austausch von Energie (Wärme) und Stoffen, wie zum Beispiel Kohlenstoff und Sauerstoff, mit der Atmosphäre. Das Meereis verändert den Austausch von Wassermassen der Ozeane, beeinflusst den Lebensraum und die Nahrungskette und bietet auch Lebensraum für Pflanzen und Tiere, von Mikroorganismen bis zu zum Beispiel Eisbären. Es ist ein hochvariabler Indikator für den Klimawandel.

Den Klimawandel im Ozean mit neuen Methoden untersuchen

© Noaa

Um den Umweltzustand der Ozeane zu beobachten und ihre Rolle im Klimageschehen zu analysieren und zu beschreiben, werden umfangreiche Untersuchungen und Computersimulationen durchgeführt. Von festen Stationen, zum Beispiel Messbojen, und von Schiffen aus werden direkt vor Ort im Meer Messungen durchgeführt. Radar und Satelliten messen dagegen per Fernerkundung großflächig die Eigenschaften des Oberflächenwassers. Zunehmend werden autonome Beobachtungssysteme - quasi „Messroboter“, wie zum Beispiel Argo-Treibbojen und Glider, entwickelt und eingesetzt, um Temperatur, Salzgehalt, Strömungen und andere Messgrößen zu erfassen. Langzeitmessungen sind besonders wichtig, um Schwankungen und langfristige Trends zu erkennen. Berechnungen mit komplexen Modellierungssystemen sorgen für ein besseres Verständnis der Einflussfaktoren und Auswirkungen von Klimaveränderungen. Besonders durch die Kopplung von Ozean- und atmosphärischen Modellen können deren Wechselwirkungen berechnet werden.