Etwa 17 Zentimeter ist der Meeresspiegel im 20. Jahrhundert im globalen Durchschnitt gestiegen, schneller als je zuvor in den letzten 3000 Jahren. Regional können die Unterschiede allerdings beträchtlich sein. In den letzten 20 Jahren ist der Meeresspiegel in Bereich des westlichen Pazifischen Ozeans, etwa auf den Philippinen, mehr als doppelt so stark angestiegen wie im globalen Mittelwert. An der Westküste Amerikas sank er aber sogar leicht ab. Wie ist das möglich? Für Kristin Richter vom Institut für Atmosphären- und Kryosphärenwissenschaften stehen die globalen und regionalen Besonderheiten in der Entwicklung des Meeresspiegels schon seit mehreren Jahren im Mittelpunkt ihres Interesses. Ein auf mehreren Ebenen komplexes Thema, wie Richter betont: „Auf der einen Seite haben wir sehr viele Komponenten, die lang- und kurzfristig sowie unterschiedlich stark Einfluss auf die Entwicklung des Meeresspiegels nehmen: Neben den Treibhausgasemissionen und der damit verbundenen Erderwärmung sind auch natürliche Faktoren wie zum Beispiel Vulkanausbrüche oder interne Prozesse wie das Klimaphänomen El Niño von Bedeutung. Auf der anderen Seite können verschiedene Regionen auf unserer Erde entweder sehr stark oder auch kaum betroffen sein.“ Der Faktor Mensch spielt allerdings sowohl in der globalen als auch in der regionalen Perspektive eine entscheidende Rolle. Das zeigen die immer präziseren Messungen der letzten Jahrzehnte, die etwa durch den Einsatz von Satelliten Veränderungen im Millimeter-Bereich auch auf dem offenen Meer genau dokumentieren können.
Faktor Mensch
Gemeinsam mit internationalen Kolleginnen und Kollegen konnte Kristin Richter in einer im Frühjahr 2016 publizierten Studie mit Hilfe von Klimamodellsimulationen zeigen, dass der Anstieg des Meeresspiegels seit 1970 in erster Linie vom Menschen verursacht wird und damit im vermehrten Ausstoß von Treibhausgasen begründet liegt. „In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts war es noch möglich, den Anstieg des Meeresspiegels hauptsächlich durch natürliche Faktoren zu erklären. Anschließend ist der durch Menschen verursachte Anteil aber kontinuierlich gestiegen: Zwei Drittel des Anstieges können mittlerweile auf die Folgen menschlicher Emissionen zurückgeführt werden“, verdeutlicht Richter. Die Hauptgründe für die aktuelle Entwicklung des Meeresspiegels sind angesichts der zunehmenden Temperaturen die abschmelzenden Eisschilde und Gletscher sowie die Ausdehnung des immer wärmer werdenden Ozeanwassers. „Besonders die Eisschilde Grönlands und der Antarktis sind ein wichtiger, wenn nicht der wichtigste Faktor für die künftige Entwicklung des Meeresspiegels“, gibt die Ozeanografin zu bedenken. „Ihr ‚Beitrag’ ist der mit Abstand größte: Während das theoretische Abschmelzen aller Gletscher der Erde im Schnitt ein Steigen des Meeresspiegels von 40 Zentimetern verursachen würde, hätte das komplette Abschmelzen allein des Grönlandischen Eisschildes bis zu sechs Meter zur Folge“. Ozeane und Gletscher sind aber sehr träge und reagieren eher langsam auf klimatische Veränderungen und andere Einflussfaktoren. „Da wurden durchaus auch jetzt schon Entwicklungen angestoßen, die in der Natur erst zeitversetzt zu Reaktionen führen und nicht mehr aufgehalten werden können“, so Kristin Richter.
Faktor Regionalität
Die Folgen des Klimawandels sind bereits jetzt und werden vor allem in Zukunft auf der ganzen Erde zu spüren sein, wenn auch mit großen regionalen Unterschieden. Das gilt auch für die Konsequenzen des zu erwartenden weiteren Anstiegs des Meeresspiegels. „Beim Abschmelzen von großen Eismassen verteilt sich das Wasser nicht absolut gleichmäßig über die Meere“, sagt die Forscherin. Dass die Unterschiede regional sehr unterschiedlich ausfallen, liegt am Gravitationspotenzial, wie Richter an einem hypothetischen Beispiel festmacht: „Würde beispielsweise Grönland komplett abschmelzen, wäre das etwa in Norwegen ohne Konsequenzen für den Meeresspiegel. Und auch wenn es paradox klingt: Für Grönland selbst würde es sogar ein Sinken des Meeresspiegels bedeuten, da es sich aufgrund des geringer werdenden Gewichts vom Eisschild sukzessive anhebt. Das Wasser bewegt sich in unserem Beispiel von Grönland weg, da durch das Abschmelzen weniger Masse da ist“. Andere Gebiete der Erde sind auch unter weniger extremen Annahmen wesentlich stärker betroffen. In kürzeren Zeiträumen werden die regionalen Schwankungen von der unterschiedlichen Erwärmung des Meerwassers und natürlichen Klimaschwankungen verursacht:
Die Karte zeigt den durchschnittlichen Meeresspiegelanstieg pro Jahr im Zeitraum von 1993 bis 2015 in den verschiedenen Ozeanregionen und macht die regionalen Unterschiede deutlich. Während der Meeresspiegel im westlichen Pazifik (rote Flächen) um fast 7 Millimeter pro Jahr stieg, ist er im Osten (blaue Flächen) sogar leicht abgesunken. Zum Vergleich stieg der Meeresspiegel im globalen Mittel in diesem Zeitraum um 3.0 Millimeter pro Jahr. Grafik: Kristin Richter
Das ohnehin bereits komplexe Klimasystem wird beim Verlassen einer globalen Skala allerdings immer noch vielschichtiger. „Gerade regional können zum Beispiel natürliche Faktoren viel stärker wirken. Dieses Zusammenspiel von natürlichen und menschlich verursachten Ursachen für den Anstieg des Meeresspiegels sozusagen ‚aufzudröseln’, ist mein Ziel“, erzählt Richter. „Bei regionalen Meeresspiegelveränderungen ist es wichtig alle Komponenten des Klimasystems im Blick zu haben.“
Faktor Vulkan
Um ihrem Ziel Schritt für Schritt näher zu kommen, konzentriert sich Kristin Richter in einem aktuellen Projekt, das mit einem „L’ORÉAL Österreich Stipendium For Women In Science“ gefördert wird, auf Vulkanausbrüche und ihren Einfluss auf die Entwicklung des Meeresspiegels. „Dieses natürliche und nicht prognostizierbare Phänomen wurde bisher auf seine regionalen Auswirkungen hin nicht untersucht“, so Richter. Global gesehen weiß man, dass Vulkanausbrüche eine Kettenreaktion zu Folge haben: Sie transportieren je nach Größe des Ausbruchs unterschiedliche Mengen an Asche und Gase in die obere Atmosphäre und reflektieren durch die Abdunkelung das Sonnenlicht. Da es dann nicht mehr zur Erde gelangt, kann – und das hat die Vergangenheit bereits mehrfach gezeigt – die fehlende Wärme zu einer kurzfristigen Abkühlung sowohl in der Luft als auch im Wasser führen. Diese kälteren Temperaturen wiederum führen zu einem Absinken des Meeresspiegels. Auch die für die Gletscher so wichtigen räumlichen Muster des Niederschlages und der Lufttemperaturen können dadurch beeinflusst werden. „Diese regionalen Besonderheiten möchte ich mir genauer ansehen und dokumentieren, um daraus ein Verfahren zu entwickeln, mit dem regionale Auswirkungen solcher Naturereignisse auf den Meeresspiegel in Zukunft unkompliziert bewertet werden können“. Dadurch möchte die Wissenschaftlerin ein weiteres Puzzlestück zu einem besseren Verständnis der komplexen klimatischen Entwicklungen auf unserer Erde beitragen und durch eine Verfeinerung der Daten den unbestrittenen menschlichen Einfluss noch besser sichtbar machen.
Zur Person
Kristin Richter (*1981) studierte Physik an der Universität Potsdam und Physikalische Ozeanographie an der Universität Bergen, wo sie 2011 promovierte. Seit 2013 ist sie als Postdoc am Institut für Atmosphären- und Kryosphärenwissenschaften an der Universität Innsbruck tätig und Teil des Forschungsschwerpunktes Forschungsschwerpunkt „Alpiner Raum - Mensch und Umwelt“. Anfang November 2016 erhielt sie für ihre Forschung rund um Vulkanausbrüche und Meeresspiegel in Wien als eine von fünf Preisträgerinnen das Stipendium „For Women In Science“ der „Fondation L’Oréal“.
Dieser Artikel ist in der Dezember-Ausgabe des Magazins „wissenswert“ erschienen. Eine digitale Version ist hier zu finden (PDF).