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Hilfe, Wasser!

Wenn es wärmer wird, steigt der Meeresspiegel. Das kommt daher, dass sich Wasser bei Erwärmung ausdehnt und mehr Platz benötigt. Aber auch das Abschmelzen von großen Eismassen an Land spielt eine wichtige Rolle für den zukünftigen Meeresspiegel.

Der Anstieg des Meeresspiegels

vom Team Meeresspiegel 1: Anika, Mathilde, Cleo und Vera

Der Anstieg des Meeresspiegels ist ein Phänomen, das zur Gefährdung vieler Millionen Menschen führen könnte. Wenn nämlich das Meer ansteigt, nimmt es immer mehr Raum ein, auf dem vorher Menschen gelebt haben. Um zu erkennen, ob der Anstieg des Meeresspiegels in der Zukunft tatsächlich ein Problem werden könnte, muss man erst einmal verstehen, wie er überhaupt zu Stande kommt.

Es gibt drei wesentliche Gründe. Der erste ist ein Phänomen, das man aus dem Physikunterricht kennt: Wenn man Wasser erwärmt, dehnt es sich aus. Man kann sich das vielleicht so vorstellen: Wenn man ein Glas mit Wasser bis zum Rand füllt und es dann erwärmt, schwappt das Wasser über. Das Wasser nimmt also mehr Platz ein, je wärmer es wird.

Durch die globale Erwärmung erwärmt sich das Wasser im Meer und dehnt sich dadurch aus. Es braucht mehr Platz, und der Meeresspiegel steigt an.

Der zweite Grund ist einfacher zu verstehen: Aus den Alpen kennt man die großen Gletscher, die auch im Sommer nicht wegschmelzen. Nur ist es jetzt leider so, dass diese Gletscher durch die globale Erwärmung stärker abschmelzen. Das Schmelzwasser gelangt in die Ozeane und lässt den Meeresspiegel steigen. Und es gibt ja nicht nur einen Gletscher in den Alpen, sondern viele, und es gibt auch nicht nur die Alpen, sondern viele Gebirge überall auf der Welt.

Der dritte Grund hat mit den großen Eisschilden auf Grönland und in der Antarktis zu tun. Dort ist sehr viel Wasser gebunden, es sind die größten Süßwasserspeicher der Erde. Wenn das alles auf einmal schmelzen würde, wäre es katastrophal. Aber das wird nicht passieren, denn die Eisschilde reagieren langsam auf Klimaveränderungen. Allerdings kann man schon jetzt messen, dass sich das Schmelzen auf Grönland und in der Antarktis beschleunigt. In Zukunft erwartet man von den großen Eisschilden den größten Beitrag zum Anstieg des Meeresspiegels.

Damit die Menschen Vorkehrungen gegen Überflutungen treffen können, müssen sie wissen, um wie viel der Meeresspiegel ansteigen wird. Zur Zeit wird er jedes Jahr ungefähr 3,3 Millimeter höher.

Aber man kann nicht genau sagen, wie das in der Zukunft aussieht. Wenn die Erde immer wärmer wird, dann muss sich das Wasser ja auch mehr ausdehnen und mehr Eis muss schmelzen, das ist klar. Wie viel das den Meeresspiegel steigen lässt, dazu geht die Meinung der Wissenschaftler auseinander. Die Vorhersagen unterscheiden sich von 40 Zentimeter bis zu 200 Zentimeter Anstieg im Jahr 2100.

Heute hat man schon einen größeren Meeresspiegelanstieg als durchschnittlich in den letzten 40 Jahren. Daran sieht man,  dass sich der Anstieg verstärkt hat. Heute kommt der größte Teil des Anstiegs von der Ausdehnung bei Wärme und dem Schmelzen von Gletschern.

Nehmen wir uns die die obere Grenze der Vorhersagen vor: 200 Zentimeter höherer Meeresspiegel im Jahr 2100. Das hört sich so vielleicht nicht so extrem an. Wenn man aber etwas darüber nachdenkt, erkennt man, wie weitreichend die Folgen sein könnten.

Wenn man zum Schutz vor dem Wasser keine Dämme baut, würden bei einem Anstieg von 2 Metern insgesamt 1,2 Prozent der Landfläche unter dem Meeresspiegel verschwinden. Und ca. 2,4 Prozent der Weltbevölkerung müssten umziehen!  Leider würde das vor allem Menschen treffen, die gar nichts für den Anstieg des Meeresspiegels können. Viele von ihnen sind arm und haben zur globalen Erwärmung gar nichts beigetragen. Dass gerade sie so darunter zu leiden hätten, erscheint als sehr ungerecht. Ganz besonders schlimm wäre es für Menschen, die auf niedrig liegenden Inseln leben. Einige dieser Inseln sind nur so knapp über dem Meeresspiegel, dass sie ganz verschwinden würden! Alle Menschen müssten von dort wegziehen, und wenn das ganze Land, in dem sie wohnen, aus Inseln besteht, dann existiert vielleicht nicht mal mehr ihr Land!

Es ist auch ein Problem, dass, selbst wenn jetzt der CO2-Austoß und der anderer klimawirksamer Gase gestoppt würde, das Wasser der Meere sich trotzdem noch weiter ausdehnen und die Eisschilde weiter abschmelzen würden. Das liegt daran, dass das Wasser die Wärme nur sehr langsam aufnimmt und die Eisschilde so langsam auf den Klimawandel reagieren.

Der Anstieg des Meeresspiegels

Viele Millionen Menschen dieser Erde leben in Gebieten, die kaum über dem Meeresspiegel liegen. Sie sind gefährdet, wenn das Meer ansteigt. Zur Zeit steigt der Meeresspiegel jedes Jahr um 3,3 Millimeter. Wir wollen uns in diesem Projekt überlegen, wie es wohl in Zukunft mit der Höhe des Meeresspiegels weitergeht und ob das Ansteigen des Meeres überhaupt ein Problem darstellt.

Woher kommt der Meeresspiegelanstieg? Wir kennen die Gründe, es sind

  1. 1) die Ausdehnung von sich erwärmendem Meerwasser (thermische Ausdehnung),
  2. 2) das Schmelzen der Berggletscher,
  3. 3) der Masseverlust der großen Eisschilde und
  4. 4) die Tiefenförderung von Grundwasser.

Die Grundwasserförderung wird aber mehr als ausgeglichen durch die Rückhaltung von Süßwasser in Staudämmen.

Auch die globale Mitteltemperatur steigt, die Erde hat sich seit Beginn der Aufzeichnungen 1880 um mehr als 0,8 Grad erwärmt. Wie hängen nun Meeresspiegelanstieg und globale Erwärmung zusammen? Wenn Wasser wärmer wird, dehnt es sich aus. Und Eis schmilzt, wenn es zu warm wird.

Die schwere Frage ist die quantitative: Wie viel wird der Meeresspiegel in Zukunft durch die Erwärmung steigen? Auch die Wissenschaftler sind sich hier nicht einig. Die Prognosen reichen von 40 cm bis 200 cm im Jahr 2100. Das ergibt durchschnittliche Raten von vier bis 20 Millimeter pro Jahr. Leider ist diese schwere Frage sehr wichtig, denn die Staaten und Gesellschaften dieser Erde brauchen gute Prognosen um sich richtig auf den Anstieg einstellen zu können.

Im Folgenden ein paar Anhaltspunkte, um ein bisschen Gefühl für den künftigen Meeresspiegelanstieg zu bekommen. Schauen wir erst einmal an, was wir kennen, nämlich die letzten vierzig Jahre. Der Meeresspiegelanstieg hat sich in diesem Zeitraum folgendermaßen zusammengesetzt:

thermische Ausdehnung: 0,8 mm pro Jahr
Schmelzen von Gletschern: 0,7 mm pro Jahr
Masseverlust Grönland und Antarktis: 0,4 mm pro Jahr
Grundwasserförderung, Dämme: -0,1 mm pro Jahr
_______________________________________________
durchschnittlicher Anstieg: 1,8 mm pro Jahr

(John A. Church und Andere, Geophysical Research Letters 2011)

Momentan tragen also vor allem die thermische Ausdehnung und das Schmelzen von Gletschern zum Ansteigen des Meeresspiegels bei. Dies wird sich in Zukunft ändern. Die großen Eisschilde der Antarktis und Grönlands sind sehr träge und fangen wahrscheinlich gerade erst an, auf die globale Erwärmung zu reagieren. Wir erwarten den größten Teil des Meeresspiegelanstiegs von diesen Eisschilden, wenn sie erst mal in Fahrt gekommen sind. Habt ihr bemerkt, dass der heutige Anstieg fast doppelt so groß ist wie der Durchschnitt der letzten vierzig Jahre? Auch der gesamte Meeresspiegelanstieg gewinnt also an Fahrt.

Die großen Eisschilde speichern sehr viel Süßwasser: Bei komplettem Abschmelzen würde Grönland den Meeresspiegel um sieben Meter, die Westantarktis um ca. fünf Meter und die Ostantarktis um ganze 55 Meter erhöhen. Das ist unvorstellbar viel und wäre ein Desaster, würde das Abschmelzen schnell passieren. Doch wie schnell können die großen Eisschilde schmelzen?

Die Daten der letzten Eiszeit geben darüber einigen Aufschluss. Vor 20.000 Jahren lag der Meeresspiegel 120 Meter unter dem heutigen Niveau. Viel Wasser war in großen Eisschilden auf der Nordhalbkugel gespeichert, auch die noch existierenden Eisschilde auf der Antarktis und Grönland waren größer. Wir können mit einem Blick auf das Ende dieser Eiszeit abschätzen, wie schnell die Eisschilde schrumpfen können. Das laurentidische Eisschild über Kanada verschwand zwischen 11.000 und 8.500 vor heutiger Zeit, also in 2500 Jahren. Das erhöhte den Meeresspiegel um mehr als 20 Meter. Der westantarktische Eisschild schrumpfte womöglich noch schneller und trug bis zu 7 Meter in 350 Jahren bei. Ein plötzliches, extremes Ansteigen des Meeresspiegels durch die Eisschilde scheint also ausgeschlossen. Die Eisschilde brauchen Jahrhunderte, eher Jahrtausende für ein vollständiges Abschmelzen. Interessant für unsere nahe Zukunft ist daher die Frage, wie viel der Meeresspiegel pro Jahr ansteigt. Beim laurentidischen Eisschild waren das bis zu 1,3 cm pro Jahr und für die Westantarktis 2,0 cm pro Jahr. (Anders E. Carlson und Andere, Nature Geoscience 2009, Pierre Deschamps und Andere, Nature  2012)

Für die Gletscher und die thermische Ausdehnung gibt es folgende Prognosen: bis 2100 gehen wir von bis zu 41cm  Anstieg durch die thermische Ausdehnung und 17cm für die Gletscher aus. (Intergovernmental Panel on Climate Change, Fourth Report Chapter 10.6, http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/ch10.html )

Für Grönland gibt es eine Maximalabschätzung aus der maximalen Beschleunigung der Eisströme, die das Eis in den Ozean transportieren: 0,54 cm pro Jahr (Pfeffer und Andere 2008, Science)

Für die Westantarktis nehmen wir einen linearen Anstieg der Rate auf 2 cm bis zum Jahr 2100 an, die durchschnittliche Rate ist dann 1 cm pro Jahr.  Daraus ergibt sich folgende Maximalabschätzung:

41 cm + 17 cm + 0,54 cm pro Jahr x 100 Jahre + 1 cm pro Jahr x 100 Jahre = 2,12 Meter Anstieg. Whow! Wir haben mit dieser groben Abschätzung die obere Grenze der Projektionen getroffen. Sie zeigt uns, was auf uns zukommen könnte.

Was wären die Folgen von zwei Meter Meeresspiegelanstieg?

Die Landfläche der Erde beträgt 149 Millionen Quadratkilometer. Ohne den Bau von Dämmen würden bei zwei Meter Anstieg 1,8 Millionen Quadratkilometer verschwinden, also 1,2 Prozent der gesamten Landfläche. Ca. 187 Millionen Menschen würden ihre Heimat verlieren und müssten umgesiedelt werden, das sind ca. 2,4 Prozent der Weltbevölkerung. Der Großteil dieser Menschen ist arm und hat bisher kaum zur globalen Erwärmung beigetragen. Viele Inselstaaten gehören dazu, sie werden ihre gesamte Landfläche verlieren und zu einer kompletten Umsiedlung gezwungen. Die Frage der Klimagerechtigkeit liegt nahe: Wie gehen wir damit um, dass die Menschen, die am wenigsten Klimawandel verursachen, am stärksten unter den Folgen leiden? (Robert J. Nicholls und Andere, Phil. Trans. R. Soc. A 2011)

Zudem würde der Meeresspiegel noch 200 Jahre durch thermische Ausdehnung steigen, nachdem der CO2 Gehalt und die Temperatur der Atmosphäre einen Höchststand erreicht haben. Das liegt an der Trägheit der Ozeane. Sie nehmen die Wärme der Atmosphäre nur langsam auf. Eisschilde sind noch behäbiger, auch sie werden noch zum Anstieg beitragen, lange nachdem die Atmosphärentemperaturen ihren Höchststand erreicht haben. Es gibt also einen „schon jetzt verursachten, aber erst in Zukunft sichtbaren“ Meeresspiegelanstieg, auf den wir uns in jedem Fall einstellen müssen. (Jacob Schewe und Andere, Earth System Dynamics  2011, S. Jevrejeva und Andere, Global and Planetary Change  2012)