Wenn in den Medien vom Ozean berichtet wird dann ist meist von den Gefahren der Überfischung die Rede oder vom Weltmeer als Endlager für Plastikmüll. Weniger bekannt ist die entscheidende Rolle des Ozeans für den Klimawandel, die wir erstmals deutlich im fünften IPCC Sachstandsbericht dargestellt haben.
Der Ozean hat in den letzten 40 Jahren mehr als 90 % der durch den Anstieg der Treibhausgase zusätzlich erzeugten Wärmeenergie aufgenommen, das entspricht pro Jahr etwa dem 8-fachen des Weltenergieverbrauchs im Jahr 2010. Nur etwa 1% wurde für die Erwärmung der Atmosphäre verwendet. Man kann also zu Recht sagen, dass die Ozeanerwärmung den Klimawandel widerspiegelt, und die beobachteten dekadischen Schwankungen in der globalen Atmosphärentemperatur meist durch Wechselwirkung mit dem Ozean verursacht werden. Eine weitere wichtige Rolle erfüllt der Ozean als Speicher für CO2: er hat durch physikalische Prozesse seit Beginn der Industrialisierung etwa 30% der anthropogenen CO2 Emissionen aufgenommen. Dies hat den Anstieg der Atmosphärentemperatur abgeschwächt aber auch zu einer Versauerung des Ozeanwassers geführt. Dies kann in Zukunft für Kalkschalen bildende Lebewesen wie zum Beispiel Korallen ein Problem werden.
Erwärmung des Ozeans und Aufnahme von anthropogenem CO2 sind nicht unabhängig voneinander. Erwärmung an der Oberfläche führt dazu, dass die Verbindung zwischen der Oberfläche und dem tiefen Ozean schwächer wird und damit die ozeanische CO2 Aufnahme verlangsamt. Wir konnten nachweisen, dass selbst natürlichen Schwankungen in der Stärke dieser Verbindung zwischen Oberfläche und tiefem Ozean Auswirkungen auf die ozeanischen Inventare des anthropogenen CO2 haben. Eine weitere Folge der Erwärmung könnte ein Abschwächen der klimarelevanten ozeanischen Umwälzbewegung sein, die insbesondere das Klima in Westeuropa beeinflussen würde.
Ozeanerwärmung führt zu einer Erhöhung des Meeresspiegels, der durch das Schmelzwasser von Gletschern und Eisschilden noch verstärkt wird. Global hat sich der Meeresspiegel seit 1900 um etwa 20 cm erhöht. Regional spielen auch andere Prozesse eine Rolle. Zum Beispiel würde an der Nordseeküste ein Abschwächen in der Umwälzbewegung einen stärkeren Anstieg des Meeresspiegels verursachen.
Es gibt also viele Gründe, im Ozean die natürlichen Schwankungen und die Änderungen durch den Klimawandel besser zu verstehen. Modelle allein reichen dafür nicht, ein detaillierter Vergleich von simulierten Prozessen mit Beobachtungen und experimentellen Ergebnissen ist unerlässlich für ein besseres Prozessverständnis und für eine Reduzierung der Unsicherheiten der Klimavorhersagen. Die Energieaufnahme des Ozeans kann trotz seiner Bedeutung für den Klimawandel nur für die letzten 40 Jahre quantifiziert werden, da vor 1970 die Datenabdeckung nicht ausreichend war. Jetzt haben wir ein besseres Messnetz für den oberen Ozean. Wir müssen uns aber anstrengen die Beobachtungsaktivitäten im tiefen Ozean nicht nur weiter zu führen, sondern zu verstärken. Dazu gehören nicht nur Messungen der physikalischen Größen wie Temperatur und Geschwindigkeit, sondern auch die Messung von Spurenstoffgasen und des Kohlenstoffkreislaufs.
Prof. Dr. Monika Rhein
(25.11.2014)
Frau Prof. Rhein ist Leiterin der Arbeitsgruppe für Ozeanographie am Institut für Umweltphysik der Universität Bremen und Mitglied des Vorstands des DKK. Sie war Koordinierende Hauptautorin des Kap. 3 "Ocean Observations" im 5. IPCC Sachstandsbericht.
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