Klima Beulen im Weltmeer

Der Klimawandel lässt den Meeresspiegel ansteigen. Doch wie verteilt sich das zusätzliche Wasser? Verblüffende Erkenntnis der Forscher: Schwächelt der Golfstrom, staut sich das Wasser in der Nordsee auf. Taut das Eis Grönlands, bleibt der Pegel an Deutschlands Küsten praktisch gleich.

Als Globus dargestellt, ist die Erde rund. Glatt wie eine Weihnachtskugel. Und wer am Strand steht, dem erscheint das Meer flach wie eine Scheibe.

Doch die Sinne täuschen. "In Wahrheit wobbelt das Wasser auf den Ozeanen wild umher", sagt Detlef Stammer. Und er meint damit nicht die Wellen, sondern großflächige Buckel und Beulen des Meeresspiegels.

Der Ozeanograf kennt die falsche Vorstellung der Laien, weshalb er ihnen gern zwei Zahlen vorhält, um diese Illusion zu zerstören. "Im Indischen Ozean steht das Wasser etwa 100 Meter unter, um Island herum dagegen 60 Meter über dem Durchschnitt."

Klimawandel

Erwärmung

Der falsche Glaube an die Gleichverteilung des Wassers, sagt Stammer, lebe in der Debatte um den weiter. Der Anstieg des Meeresspiegels gilt gemeinhin als die bedrohlichste Folge der globalen . Bilder von im Wasser watenden Bangladeschern sind das Menetekel der Klimaschützer. "Aber die Leute tun dabei so, als würde sich das schmelzende Wasser der Gletscher so ebenmäßig in den Ozeanen verteilen wie das Wasser bei uns daheim in der Badewanne", sagt der Direktor des Zentrums für Meeres- und Klimaforschung an der Universität Hamburg.

Die Wirklichkeit jedoch läuft der menschlichen Intuition zuwider. Nach den jüngsten Schätzungen soll der Meeresspiegel in den kommenden 100 Jahren um rund einen Meter steigen - im Durchschnitt. Das ist die Zahl, die in den nächsten zwei Wochen bei den Verhandlungen auf der Weltklimakonferenz im mexikanischen Cancún immer wieder genannt werden wird. "Dabei hilft den Küstenplanern dieser Durchschnittswert eigentlich gar nicht weiter", sagt Stammer.

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Tauwetter in Grönland: Wie sich der Meeresspiegelanstieg verteilt

Denn richtig ist zwar, dass die Menge der Flüssigkeit in den Ozeanen insgesamt zunimmt. Doch breitet sie sich höchst ungleich in den Meeresbecken aus. Es wird Weltregionen geben, in denen die See weiterschwappen wird wie eh und je, in anderen dagegen wird es um weitaus mehr als den durchschnittlichen Meter steigen. "An einigen Küsten könnte der Meeresspiegel sogar sinken", sagt Stammer.

Noch wissen die Wissenschaftler nicht einmal genau, in welchem Maße die steigenden Temperaturen auf der Erde die Gletscher schmelzen lassen. Entscheidend wird dabei vor allem sein, wie schnell die Eisschilde Grönlands und der Antarktis schrumpfen. Im Moment sieht es so aus, als steige im Norden der Nettoeintrag an Schmelzwasser stetig. Derzeit liegt er bei 237 Kubikkilometern pro Jahr. Die Eismenge am Südpol scheint dagegen insgesamt eher stabil. "Im Westen der Antarktis taut es, im größeren Ostteil dagegen baut sich der Schnee eher auf", sagt Stammer.

Um rund drei Millimeter steigt das Meer derzeit jedes Jahr im Mittel an. Dazu tragen das Gletscherwasser bei, die stetig steigende Entnahme von Grundwasser in der Landwirtschaft, aber auch ein simpler thermischer Effekt: Weil sich Wasser bei der Erwärmung ausdehnt, schwellen die Ozeane an. Das alles wird sich bis zum Ende des Jahrhunderts noch beschleunigen, so dass insgesamt ein Meter Anstieg zusammenkommt, so der derzeitige Konsens der Ozeanforscher.

In Wirklichkeit jedoch ist die simple Botschaft von den steigenden Fluten drastisch vereinfacht. Dahinter verbirgt sich ein hochkomplexer Vorgang, bei dem es Gewinner und Verlierer gibt. Nur langsam beginnen die Wissenschaftler das Geschehen in seinen zum Teil gegenläufigen Prozessen zu verstehen. "Erst seit einigen Jahren befasst sich die Forschung intensiver mit den regionalen Prognosen für den Meeresspiegelanstieg", gesteht Stammer.

Warum Forscher lange Zeit über keine genauen Daten verfügten

Das liegt nicht zuletzt an der Komplexität der Materie selbst. Durchschnittswerte lassen sich vergleichsweise leicht errechnen. Regionale Effekte dagegen werden von Winden und Strömungen mitbestimmt; auch die Schwerkraft und die Gesetze der Wärmelehre spielen eine entscheidende Rolle. All das miteinander in Beziehung zu bringen setzt voraus, dass man die einzelnen Prozesse einigermaßen verstanden hat - und gewaltige Computerkräfte, um sie zu berechnen.

Lange Zeit verfügten die Forscher nicht einmal über genaue Daten, wie hoch das Wasser überhaupt an welcher Stelle des Planeten steht. Erst Weihnachten 1992 nahm ein Satellit seinen Dienst auf, der den Meeresspiegel mit einem Radar-Altimeter an jeder Stelle der Weltmeere auf wenige Zentimeter genau abtastet. "Früher mussten wir mühsam auf dem Ozean umherfahren und messen", sagt Stammer, "heute bekomme ich die Satellitendaten aus dem All über das Internet auf meinen Rechner."

Die Datenflut aus dem Orbit hat den Wissenschaftlern in den vergangenen Jahren allerlei Überraschungen beschert. Während die See zum Beispiel im tropischen Westpazifik um bis zu 15 Zentimeter angeschwollen ist, steht der Ozean vor San Francisco um ungefähr den gleichen Wert tiefer. "An der deutschen Küste wiederum liegt der Meeresspiegel heute um einige Zentimeter höher als vor 15 Jahren", erzählt Claus Böning vom Kieler Exzellenzcluster "Ozean der Zukunft".

Solche Effekte sind Folge natürlicher Schwankungen, die sich innerhalb von Dekaden abspielen. Ständig verschieben sich in den Weltmeeren die Strömungen. Für den Golfstrom, der Europa mit warmem Wasser versorgt, gilt das genauso wie für das pazifische Zirkulationssystem, das auf die Launen von El Niño reagiert.

Welche Rolle aber spielt der Mensch mit dem Ausstoß von Treibhausgasen beim Anstieg der Pegel dieses Planeten? Eine erste Antwort liefert den Forschern das newtonsche Gravitationsgesetz.

Die Rolle des Menschen

Um sieben Meter würden die Meere im Durchschnitt ansteigen, wenn der an manchen Stellen drei Kilometer hohe Eispanzer Grönlands vollständig abschmilzt. Viele hundert Jahre dürfte es dauern, bis die drei Millionen Kubikkilometer Gletscher im Ozean landen. Die Menschen an der Nordseeküste allerdings würden davon kaum etwas merken. Die Pegel blieben praktisch gleich. Bei Norwegen wiche das Wasser gar zurück. "Und vor Grönland sinkt der Meeresspiegel rein theoretisch um etliche Meter", erklärt Stammer.

Dieser verblüffende Effekt beruht auf dem Gesetz der Schwerkraft, demzufolge jede Masse andere Massen anzieht. Aus gleichem Grund steht vor Island das Wasser höher: Dort drückt Vulkanismus schwere Gesteinsmassen aus dem Erdinneren empor, und diese wiederum ziehen Wasser an wie ein Magnet. Im Indischen Ozean hingegen steht das Wasser so tief, weil dort womöglich vor Urzeiten ein Meteorit so viel Gesteinsmasse aus der Erdkruste herausgeschlagen hat, dass die Anziehungskraft für Wasser geringer ist.

Wenn nun aber der Eispanzer Grönlands schrumpft, so verliert die Insel an Masse und damit an Anziehungskraft - mit der Folge, dass sich viel weniger Wasser vor den Gestaden der Insel aufstaut als heute. Der Effekt wirkt sich in abgeschwächtem Maße auf die Meere fast der ganzen Nordhalbkugel aus, auch auf die Nordsee.

Nördlich einer Linie, die sich von Neufundland durch den Atlantik und die Nordsee zieht, würde der Meeresspiegel sinken. Dafür sind die Anrainer des gesamten Indischen Ozeans, des Pazifiks, Südamerikas und Afrikas die wahren Leidtragenden des globalen Großschadensfalls (siehe Grafik).

Dort würden die Ozeane nicht nur um die durchschnittlichen sieben, sondern um acht oder gar zehn Meter steigen. "Das ist natürlich nur ein Gedankenmodell", sagt Ozeanograf Stammer. Denn umgekehrt gilt auch: Wenn die Antarktis an Eismasse verliert, so bekommen dies vor allem die Küstenbewohner der Nordhalbkugel zu spüren. Bis zu einem gewissen Grad können sich die beiden Effekte im hohen Norden und Süden wechselseitig abschwächen. Würden Arktis und Antarktis gleich schnell abtauen, wäre das Gebiet in der Mitte am stärksten betroffen.

Die warme Zukunft im Treibhaus Erde

Gerade erst veröffentlichten Forscher von der amerikanischen Elite-Universität Princeton eine entsprechende Modellrechnung im Fachblatt "Climate Change". Darin enthalten sind auch Effekte, die aus geophysikalischen Kräften resultieren: Die Rotation der Erde nämlich lässt den Inhalt der Ozeane zusätzlich umherschwappen wie ein Glas Cola im Kettenkarussell. "So langsam tasten wir uns an die wirkliche Verteilung des Meeresspiegelanstiegs heran", sagt Stammer, der einer der Autoren des kommenden Weltklimaberichts im Jahr 2014 sein wird. "Darin wird es erstmals ein eigenes Kapitel zu diesem Thema geben", sagt der Hamburger Wissenschaftler.

Klimawandel

Doch als sei all das noch nicht komplex genug, beeinflussen auch noch Wind und Strömungen das maritime Geschehen. Und beide ändern sich durch den vom Menschen gemachten . Meereskundler Böning sieht darin die eigentliche Herausforderung seiner Zunft.

Erderwärmung

Für die Atolle des tropischen Pazifiks, die kaum einen Meter aus dem Meer herausragen, hänge alles an der künftigen Entwicklung des El-Niño-Phänomens. Polynesien etwa musste innerhalb von nur vier Jahren, von 1996 bis 2000, einen Anstieg der Wassersäule von bis zu 15 Zentimetern verkraften. "Das ist fast um einen Faktor zehn mehr als der durch die verursachte Anstieg", sagt Böning. Sollte sich El Niño verstärken, kämen die Eilande unter starken Druck.

Für Westeuropa entscheidend ist dagegen der Golfstrom, der Teil eines gewaltigen transatlantischen Zirkulationssystems ist. Wie eine Pumpe wälzt er die Wassermassen gen Norden, wo sie in den Tiefen des Nordmeers versinken. "Im Norden des Golfstroms steht das Wasser deshalb einen Meter niedriger als im Süden", berichtet Böning.

Dieses Gefälle verschiebt sich aber, wenn der Golfstrom seine Lage verändert. Das tut er nach einem ganz natürlichen Zyklus, weswegen der Meeresspiegel in der Labrador-See vor der Ostküste Kanadas zwischen 1993 und 1998 um acht Zentimeter anstieg. Dann stoppte der anschwellende Trend und schlug ins Gegenteil um. "Diesem Auf und Ab haben wir bisher wenig Beachtung geschenkt, weil es nur innerhalb eines überschaubaren Bereichs schwankte", sagt Böning.

Wo die die Genauigkeit der Klimaprognosen an ihre Grenzen stößt

Für die warme Zukunft im Treibhaus Erde jedoch fürchtet der Forscher, dass diese feine Balance kippen könnte. Zudem sagen die Computermodelle voraus, dass sich der Golfstrom um rund ein Viertel abschwächen wird. In der Nordsee würde sich das Meerwasser dadurch um rund 20 Zentimeter höher stauen, warnt Böning.

Interessant für die Deichbauer dürfte zudem werden, ob sich die Hauptwindrichtungen nennenswert verschieben. "Bei uns wären das etwa Tiefdruckrinnen über dem Nordatlantik", so Böning.

Gerade hier aber stößt die Genauigkeit der Klimaprognosen an ihre Grenzen. "Und die Unsicherheit, mit der sie behaftet sind, überträgt sich natürlich auch auf unsere Modelle für den Anstieg des Meeresspiegels", gibt Böning offen zu.

Der Meeresforscher ist sich bewusst, dass diese Botschaft für Politiker, die in Cancún Entscheidungen treffen sollen, wenig befriedigend ist. Er setzt deshalb auf das Prinzip Vorsorge: "Wir sollten uns auf unliebsame Überraschungen vorbereiten."

Neben so vielen offenen Fragen können die Wissenschaftler indes auch eine Gewissheit verbreiten: nämlich dass das Land an der Deutschen Bucht jedes Jahr um einen Millimeter absinkt, was für die Küstenschützer faktisch einen Millimeter höhere Wasserstände bedeutet.

Klimawandel

Auch dieser Vorgang hat seine Ursache im - Schuld trifft den Menschen in diesem Fall allerdings nicht: Weil auf Skandinavien nicht mehr das gewaltige Gewicht der Eiszeitgletscher lastet, hebt sich das Land dort an. Dafür aber sinkt es - wie bei einer Kinderwippe - weiter südlich ab.

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