Die Zukunft der Meere ? zu warm, zu hoch, zu sauer - WBGU

Globale Erwärmung und Meeresökosysteme 2
2.1
Klimafaktoren
2.1.1
Anstieg der Wassertemperaturen
Die Temperaturen im Meer beeinflussen das Leben
im Meer sowie die Löslichkeit von Kohlendioxid im
Wasser. Sie verändern die Dichte des Meerwassers
und beeinflussen dadurch die Strömungen und den
Meeresspiegel: Die thermische Ausdehnung des
Wassers trägt wesentlich zum Meeresspiegelanstieg
bei. Die Oberflächentemperatur der Meere beeinflusst
auch die Atmosphäre auf vielfältige Weise. Die
in Europa im Winter häufig auftretende „milde
Atlantikluft“ hat ihre Wärme aus dem relativ warmen
Ozean aufgenommen. Auch führen hohe Wassertemperaturen
zu verstärkter Verdunstung, was
eine wichtige Energiequelle der Atmosphäre (z. B.
für tropische Wirbelstürme) und die Wasserquelle
vieler Extremniederschläge (u. a. der Elbeflut 2002)
darstellt.
In den letzten Jahren wurden durch internationale
Anstrengungen zum Datenaustausch erheblich verbesserte
Datensätze zu den globalen Ozeantemperaturen
der letzten 50 Jahre für die Forschung verfügbar
(NODC, 2001). Auf der Basis von über 7 Mio.
gemessenen Temperaturprofilen haben Levitus et al.
(2005) den Zeitverlauf des Wärmegehalts der Weltmeere
rekonstruiert. Sie belegen einen Anstieg der
gespeicherten Wärmemenge um 15.10 22 Joule von
1955–1998. Dies entspricht einer mittleren Wärmeaufnahme
von 0,2 Watt pro m 2 über diesen Zeitraum,
bezogen auf die gesamte Erdoberfläche. Für den
Zeitraum 1993–2003 betrug die Wärmeaufnahme
sogar 0,6 Watt pro m 2 (Willis et al., 2004). Diese Wärmezunahme
im Ozean zeigt, dass die Erde derzeit
mehr Energie von der Sonne aufnimmt als sie wieder
abstrahlen kann. Damit belegen die Messungen ein
Ungleichgewicht in der Wärmebilanz der Erde, wie
es aufgrund des anthropogenen Treibhauseffekts zu
erwarten ist (Hansen et al., 2005).
Global und über die gesamte Wassersäule gemittelt
ist die Temperatur des Ozeans seit 1955 nur um
0,04°C angestiegen. Das liegt daran, dass sich bisher
nur eine Oberflächenschicht (d. h. die durchmischte
Deckschicht) von wenigen 100 m Tiefe erwärmt hat,
die mittlere Ozeantiefe jedoch 3.800 m beträgt. Der
durch thermische Expansion des Wassers verursachte
Meeresspiegelanstieg beträgt daher bisher
nur einen Bruchteil dessen, was eine Erwärmung bis
in die Tiefsee im Laufe der Jahrhunderte ergeben
wird (Kap. 3.1.1).
Abbildung 2.1-1 zeigt den Verlauf der für das Klimasystem
besonders wichtigen Meeresoberflächentemperatur.
Dieser ähnelt stark der Entwicklung der
Lufttemperaturen, die Erwärmung fällt jedoch etwas
geringer aus (0,6°C seit Beginn des 20. Jahrhunderts).
Beides ist nicht überraschend. Die Meeresoberfläche
ist thermisch eng an die darüber liegende
Atmosphäre gekoppelt. Da sich die Landflächen, die
30% der Erdoberfläche ausmachen, wegen ihrer
geringeren Wärmekapazität schneller erwärmen als
die Ozeane, steigt die global gemittelte Lufttemperatur
insgesamt schneller als die des Meeres. Ein
Datensatz der von Schiffen nachts über dem Meer
gemessenen Lufttemperatur (Parker et al., 1995)
zeigt ebenfalls einen sehr ähnlichen Verlauf wie die
Wassertemperaturen. Diese Daten belegen den
Erwärmungstrend der Meere an der Oberfläche und
bestätigen damit nochmals die von Wetterstationen
gemessene globale Erwärmung.
Abbildung 2.1-2 zeigt die Erwärmung der Oberflächentemperaturen
im Nordatlantik, die sich in
weiten Teilen im Bereich von 0,3–1°C über den
gezeigten Zeitraum bewegt. Eine wesentlich stärkere
Erwärmung um mehrere Grad findet man in arktischen
Breiten, vor allem aufgrund positiver (verstärkender)
Rückkopplungen mit dem schwindenden
Meereis (Kap. 2.1.1). Einige kleinere Stellen weisen
aufgrund dynamischer Veränderungen im Meer eine
Abkühlung auf – dies gilt insbesondere für den Golfstrombereich
vor der Küste der USA und Meeresgebiete
nahe Grönland. Ursache sind hier wahrscheinlich
natürliche, interne Schwankungen in der Zirku-