Der Ozean hat Fieber: Bringen uns extreme Wetterlagen in eine Ära des „Kochens“?

Der Ozean ist einer der wichtigsten Teile des Erdkreislaufs (sogar wichtiger als die Atmosphäre). Es transportiert Wärme, dient als Puffer, erhält Leben und spielt eine Schlüsselrolle im Wasserkreislauf, im Kohlenstoffkreislauf und im Stickstoffkreislauf.

Das häufige Auftreten extremer Wetterereignisse scheint uns jedoch darauf hinzuweisen, dass dieses riesige Kreislaufsystem versagt.

In diesem Jahr begann die globale Meeresoberflächentemperatur im März und April einen Trend zu zeigen, der den der Vorjahre weit übertraf. Im August lag die globale Durchschnittstemperatur der Meeresoberfläche über 21 °C. Die Weltorganisation für Meteorologie stellte fest, dass die Meeresoberflächentemperaturen im Mittelmeer im August dieses Jahres ungewöhnlich hoch waren und in einigen Gebieten 30 °C überstiegen.

Gleichzeitig wurde berichtet, dass im Juli dieses Jahres die Meeresoberflächentemperatur in der Manatee Bay in Florida auf 38,4 °C anstieg und das Schwimmen im Meer sich anfühlte, als würde man in heißer Suppe einweichen. Das Meer erwärmt sich nicht einfach nur, es brodelt.

Karte der Meeresoberflächentemperaturänderungen | NOAA OISST V2., ClimateReanalyzer.org, Climate Change Institute, Universität von Maine[1]

Was ist mit dem Meer passiert?

Der Ozean erwärmt sich nicht, er kocht

Veränderungen der Meeresoberflächentemperatur erfordern mehr Aufmerksamkeit als Veränderungen der Lufttemperatur.

Der Grund ist einfach: Wasser hat eine höhere Wärmekapazität als Luft . Um die Temperatur beider Komponenten um den gleichen Wert zu erhöhen, benötigt Wasser viermal so viel Energie wie Luft. Wissenschaftler verwenden zur Bestimmung des Ausmaßes der globalen Erwärmung häufig auch die von der oberen Meeresschicht absorbierte Energiemenge.

Jüngsten Daten zufolge hat die von den obersten 2.000 Metern der Weltmeere absorbierte Energie seit 1990 von Jahr zu Jahr zugenommen. Allein in den ersten sieben Monaten dieses Jahres lag der Energiezuwachs um mindestens 10^22 Joule über dem Durchschnitt des Jahres 2022[2].

Was bedeutet dieser steigende Wert?

Verglichen mit Chinas jährlicher Stromerzeugung von 8,4 Billionen Kilowattstunden im Jahr 2022 beträgt der Anstieg der Meereswärme in diesem Jahr bisher mehr als das 330-Fache der Stromerzeugung . Verglichen mit der Energie, die bei einer TNT-Explosion freigesetzt wird, entspricht dies dem Abwurf von fast 2,4 Billionen Tonnen TNT ins Meer. Wenn diese Hitze zum Kochen von Wasser verwendet wird, reicht sie aus, um ein Jahr lang pro Sekunde 600 Millionen Töpfe mit 1,5 Litern Wasser zum Kochen zu bringen.

Der Ozean absorbiert den größten Teil der durch Treibhausgasemissionen erzeugten Wärme (mehr als 90 %) und absorbiert außerdem viel Wärme durch Sonneneinstrahlung. Durch die Existenz des Ozeans wird der Anstieg der atmosphärischen Temperatur der Erde gemildert .

Doch die enorme Energie, die im Ozean gefangen ist, kann auch schwerwiegende Folgen haben. Auf diese Weise entstehen die stärksten und zerstörerischsten Stürme der Welt, wie etwa Taifune, Hurrikane und tropische Wirbelstürme. Eine der notwendigen Voraussetzungen für das Auftreten dieser meteorologischen Ereignisse ist eine Meeresoberflächentemperatur von mindestens 27 °C.

Das durch die steigenden Meerestemperaturen bedingte Ungleichgewicht im Energietransport über die Ozeane wird in Verbindung mit anderen komplexen meteorologischen Faktoren die Unsicherheit hinsichtlich der Entstehung und des Verlaufs von Zyklonen erhöhen und zu Veränderungen der Niederschlagsintensität, -häufigkeit und -region führen. Diese Unsicherheit erschwert auch die Vorhersage der Entwicklung von Zyklonen.

Der im Juli dieses Jahres veröffentlichte Asien-Klimastatusbericht 2022 der Weltorganisation für Meteorologie zeigt, dass Asien besonders anfällig für wasserbedingte Katastrophen ist. 83 % der 81 großen Naturkatastrophen im vergangenen Jahr waren Überschwemmungen und Stürme[3]. Im Jahr 2022 überstiegen die wirtschaftlichen Verluste meines Landes durch Überschwemmungen 5 Milliarden US-Dollar[3].

In diesem Sommer führten die rekordverdächtig starken Regenfälle in unserem Land aufgrund von Taifunen zu schweren Überschwemmungskatastrophen in vielen Städten und Regionen. Ich glaube, dass unsere Freunde in Nord- und im Süden Chinas sich noch lebhaft daran erinnern. Obwohl die Zunahme der Zahl der Taifuns und ihrer Zerstörungskraft auf viele Faktoren zurückzuführen ist, bietet die durch die steigende Meerestemperatur bedingte erhöhte Energie günstige Bedingungen für die Entstehung von Stürmen wie Taifunen.

Die von den oberen 2000 Metern des globalen Ozeans absorbierte Wärmemenge nimmt von Jahr zu Jahr zu｜NOAA/NESDIS/NCEIOcean Climate Laboratory. Aktualisiert von Levitus et al. 2012 [2]

Wenn sich der Ozean erwärmt

Was bringt der Anstieg der Meerestemperatur?

Die unmittelbarste Auswirkung ist der Anstieg des Meeresspiegels . Wasser dehnt sich leicht aus, wenn es sich erwärmt. Ein erhöhter Wärmegehalt der Ozeane führt auch zu einer Vergrößerung ihres Volumens und trägt so zum Anstieg des Meeresspiegels bei.

Gleichzeitig transportieren Meeresströmungen wärmeres Meerwasser zum Nord- und Südpol, was dazu führt, dass die Gletscher von unten her schmelzen. Das daraus resultierende Abschmelzen der Gletscher ist sogar noch schwerwiegender als das Abschmelzen, das durch den Anstieg der Lufttemperatur verursacht wird.

Da der Einfluss warmer Strömungen ignoriert wird, ist die tatsächliche Schmelzrate der Gletscher viel schneller als das Modell vorhersagt｜Pixabay

Nach Angaben des US-amerikanischen National Snow and Ice Data Center war die globale Meereisfläche im Juli 2023 etwa 1,2 Millionen Quadratkilometer kleiner als der Rekordtiefstand im Juli 2019[4]. Im Juli war die Meereisbedeckung der Antarktis den dritten Monat in Folge so niedrig wie nie zuvor und lag etwa 2,59 Millionen Quadratkilometer unter dem Durchschnitt der Jahre 1991 bis 2020[4], was einer Verringerung um 1,2 Grönlandflächen (etwa 2,16 Millionen Quadratkilometer) entspricht.

In den letzten Jahren häufen sich die Berichte über die Folgen des großflächigen Abschmelzens der Gletscher. Dazu zählen beispielsweise der Anstieg des Meeresspiegels und die damit einhergehende Überflutung von Landstrichen, die Zerstörung des ökologischen Gleichgewichts der Polartiere, die Verringerung der Süßwasserreserven und sogar die Freisetzung unbekannter urzeitlicher Mikroorganismen und Krankheitserreger. Allerdings wissen nur wenige, dass dieses Schmelzen durch die Erwärmung des Ozeanwassers verursacht wird.

Erneut extrem hohe Temperaturen im Ozean

Die extrem hohen Temperaturen an Land haben bei jedem von uns zu Verbrennungen auf der Haut geführt, und ähnliche Ereignisse geschehen auch im Meer. Aufgrund des anhaltenden Anstiegs der Meerestemperaturen kommt es in einigen Ozeanen weltweit zu marinen Hitzewellen.

Unter einer marinen Hitzewelle versteht man ein Ereignis, bei dem die Temperatur in einem bestimmten Meeresgebiet über einen längeren Zeitraum ungewöhnlich hoch ist. Wenn die Meerestemperatur an fünf oder mehr aufeinanderfolgenden Tagen den 90. Perzentil-Schwellenwert des vergangenen Klimadurchschnitts überschreitet, wird dies als marine Hitzewelle gewertet.

Der sechste Bericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) aus dem Jahr 2021 zeigte, dass sich die Häufigkeit mariner Hitzewellen zwischen 1982 und 2016 verdoppelt hat und dass die Hitzewellen seit den 1980er Jahren länger und intensiver geworden sind [5]. Die National Oceanic and Atmospheric Administration der Vereinigten Staaten hat sogar gewarnt, dass bis September dieses Jahres die Hälfte der Weltmeere von marinen Hitzewellen betroffen sein könnte[6].

Das Auftreten von Hitzewellen im Meer stellt eine direkte Bedrohung für das Überleben des Meereslebens dar. Bei Korallenriffen kann die steigende Meerestemperatur zu einem massiven Verlust der Algen führen, die mit ihnen in Symbiose leben und ihnen Nahrung liefern. Dies kann dazu führen, dass die Korallenriffe ausbleichen oder sogar absterben. Erschwerend kommt hinzu, dass das Meerwasser durch die Aufnahme großer Mengen Kohlendioxid stark sauer wird und das Wachstum der Korallenriffe dadurch noch weiter verlangsamt wird.

Gesunde Korallenriffe beherbergen mehr als 25 % des Meereslebens, schützen die Küsten vor Stürmen und Erosion und bieten den örtlichen Gemeinden wirtschaftliche Einkommens- und Beschäftigungsmöglichkeiten (z. B. im Tourismus). Mehr als eine Milliarde Menschen weltweit profitieren direkt von Korallenriffen, insbesondere kleine Insel- und Atollstaaten.

Obwohl sich Korallenriffe in einer ungestörten Umgebung relativ schnell erholen, nimmt ihre Gesamtzahl aufgrund der globalen Erwärmung von Jahr zu Jahr ab. Das Umweltprogramm der Vereinten Nationen schätzt, dass 25 bis 50 Prozent der Korallenriffe weltweit bereits zerstört sind. Wenn die Treibhausgasemissionen nicht deutlich reduziert werden, werden bis 2100 in allen Ozeanen Korallenriffe aussterben[7].

Bleichen der Korallenriffe | BJ Warnick/Kyodo/Newscom/Alamy

Neben Korallenriffen können Hitzewellen im Meer auch zur Migration und zum Aussterben einiger anderer Meeresarten führen. Die Nahrungskette im Ozean ist eng miteinander verknüpft und das Aussterben und die Migration von Organismen am Meeresboden werden enorme Auswirkungen auf die Organismen in der oberen Schicht haben. So verhungerten beispielsweise Seevögel aufgrund von Nahrungsmangel, Wale änderten auf der Suche nach Nahrung ihre gewohnten Routen und verfingen sich in Fischernetzen und in manchen Gebieten traten neue Arten giftiger Algen auf, die die Fischerei beeinträchtigten.

Eine Zukunft, in der das Meer aufhört

Was ist das Schlimmste, das passieren könnte, wenn sich die Ozeane weiter erwärmen? Ich fürchte, es sind nicht nur die Lebewesen im Meer, die leiden.

Aufgrund des Klimawandels ist mit einer Veränderung der Meeresströmungen zu rechnen.

Meeresströmungen beziehen sich auf den kontinuierlichen und stetigen Fluss von Meerwasser. Meeresströmungen wirken wie Förderbänder und transportieren warmes Wasser und Niederschlag vom Äquator zu den Polen und kaltes Wasser von den Polen zurück in die Tropen. Meeresströmungen regulieren somit das globale Klima und tragen dazu bei, die ungleichmäßige Verteilung der Sonnenstrahlung, die die Erdoberfläche erreicht, auszugleichen. Ozean und Atmosphäre sind eng miteinander verbunden und Meeresströmungen sind eine wichtige Antriebskraft für Wettermuster.

Die Atlantische Meridionale Umwälzzirkulation (AMOC) ist der wichtigste meridionale Wärmetransportgürtel im globalen Ozean. Veränderungen seiner Intensität können die Wärmeverteilung zwischen der nördlichen und südlichen Hemisphäre direkt beeinflussen.

In den letzten Jahren gab es viele Vorhersagen über den Zusammenbruch der AMOC. In seinem Bericht aus dem Jahr 2021 wies der IPCC darauf hin, dass sich viele große Meeresströmungen im 21. Jahrhundert verändern werden und die AMOC in diesem Jahrhundert wahrscheinlich zurückgehen wird[5]. Den jüngsten Prognosen vom Juli dieses Jahres zufolge könnte sich der Zusammenbruch der AMOC jedoch bei anhaltenden Treibhausgasemissionen auf etwa die Mitte dieses Jahrhunderts (2025-2095, 95%ige Wahrscheinlichkeit) verlegen [8].

Ohne Meeresströmungen wären die Temperaturen in verschiedenen Regionen extremer – mit extrem hohen Temperaturen in der Äquatorregion und eisiger Kälte in den Polarregionen – und die bewohnbare Landfläche der Erde würde stark reduziert . Natürlich weist die Studie auch auf die Unsicherheit hinsichtlich des Ausmaßes des Einsturzes hin, was bedeutet, dass es sich um einen Teileinsturz handeln könnte. Dennoch sollten wir uns weiterhin große Sorgen über die Möglichkeit abrupter Veränderungen im nordatlantischen Klimasystem machen.

Schematische Darstellung der AMOC: Rot steht für oberflächennahen Transport und Blau für tiefen Rückfluss. Meeresströmungen werden in erster Linie durch Oberflächenwinde gesteuert, teilweise aber auch durch Temperatur- und Salzgehaltsgradienten, die Erdrotation und die Gezeiten verursacht. │Met Office [9]

Der Ozean absorbiert noch immer Wärme und Kohlendioxid aus der Luft, doch die allmählich steigende Temperatur schwächt auch die Fähigkeit des Ozeans, Kohlendioxid aufzunehmen. Mit dem Herannahen des El Niño-Ereignisses wird der Anstieg der Meerestemperaturen stärker werden und die Klimakrise verschärfen.

Da der Ozean Wärme langsam aufnimmt und wieder abgibt, werden sich auch die Auswirkungen der Erwärmung des Ozeans auf das Klima verzögert einstellen. Wir alle wissen jedoch, dass die von diesen Ozeanen absorbierte Wärme in den kommenden Jahrhunderten letztlich wieder in die Atmosphäre zurückfließen wird, und wir können nicht vorhersagen, was dann geschehen wird.

Verweise

[1] https://climatereanalyzer.org/clim/sst_daily/

[2] https://www.ncei.noaa.gov/access/global-ocean-heat-content/

[3] CLIMA, THER und W. TE. "Klimalage in Asien." (2023). https://public.wmo.int/en/our-mandate/climate/wmo-statement-state-of-global-climate/Asia-2022

[4] https://public.wmo.int/en/media/news/july-2023-confirmed-hottest-month-record

[5] Fox-Kemper, B., HT Hewitt, C. Xiao, G. Aðalgeirsdóttir, SS Drijfhout, TL Edwards, NR Golledge, M. Hemer, RE Kopp, G. Krinner, A. Mix, D. Notz, S. Nowicki, IS Nurhati, L. Ruiz, J.-B. Sallée, ABA Slangen und Y. Yu, 2021: Ozean, Kryosphäre und Meeresspiegeländerung. Im Klimawandel 2021: Die physikalischen Grundlagen. Beitrag der Arbeitsgruppe I zum Sechsten Sachstandsbericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, SL Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, MI Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, JBR Matthews, TK Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu und B. Zhou (Hrsg.)]. Cambridge University Press, Cambridge, Vereinigtes Königreich und New York, NY, USA, S. 1211–1362, doi: 10.1017/9781009157896.011.

[6] https://research.noaa.gov/2023/06/28/global-ocean-roiled-by-marine-heatwaves-with-more-on-the-way/

[7] https://www.unep.org/interactives/status-world-coral-reefs/

[8] Ditlevsen, P., Ditlevsen, S. Warnung vor einem bevorstehenden Zusammenbruch der Atlantischen meridionalen Umwälzströmung. Nat Commun 14, 4254 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-39810-w

[9] Met Office https://www.metoffice.gov.uk/binaries/content/assets/metofficegovuk/pdf/research/climate-science/met-office-hadley-centre/risk-management-of-climate-thresholds-and-feedbacks---2-atlantic-meridional-overturning-circulation-amoc.pdf

Planung und Produktion

Quelle: Guokr (ID: Guokr42)

Herausgeber: Lin Lin