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Aufgeheizt und weggespült

Wenn es wärmer wird, steigt der Meeresspiegel. Mehr menschgemachter Klimawandel bedeutet also mehr Meeresspiegelanstieg. Die Folgen davon werden insbesondere küstennahe Städe zu spüren bekommen.

Meeresspiegelanstieg, oder: Warum wird es nass, wenn es warm wird?

vom Team Meeresspiegel 2: Clemens, Jakob, Florian und Angie

Die Erde ist zu rund 71 Prozent mit Wasser bedeckt. Dieser Anteil wird sich in Zukunft mit großer Wahrscheinlichkeit geringfügig erhöhen, denn der Meeresspiegel wird steigen, dessen sind sich Klimaforscher sicher.

Die realistischsten Prognosen gehen momentan von einem Anstieg von bis zu 2 Meter bis zum Jahr 2100 aus. Für viele Menschen wird das ein großes Problem, denn auf der Erde gibt es viele Gebiete, die kaum über dem Meeresspiegel liegen. Schon jetzt steigt der Meeresspiegel jedes Jahr um 3 Millimeter. Dies ist deutlich schneller als noch vor 100 Jahren. Doch wo liegen die Gründe dafür, und was hat das mit der Erderwärmung zu tun?

Sicher ist, dass viele Teile des Klimasystems der Erde beteiligt sind. Besonders hervorzuheben sind hierbei die großen Eisschilde der Antarktis und Grönlands, welche den größten gefrorenen Süßwasservorrat der Erde darstellen. Wenn man sich nun vorstellt, dass das Eis auf Grönland komplett abschmilzt, so wird der Meeresspiegel bis zu sieben Meter ansteigen! Allerdings wird dieser Prozess sehr lange dauern, da die Eismassen nicht schlagartig abschmelzen. Wie stark ein Anstieg durch abschmelzendes Eis sein kann, wird deutlich, wenn man bedenkt, dass der Meeresspiegel nach der letzten Eiszeit durch das Abschmelzen der Eismassen über Europa und Nordamerika um 120 Meter angestiegen ist. Dies war jedoch ein natürlicher Prozess, der nicht vom Menschen beeinflusst wurde. Eine wichtige Rolle spielen auch die Gletscher, welche momentan bereits in großem Maße schmelzen. Sie machen von den momentanen 3 Millimeter Jahresanstieg gut 25 Prozent aus. Ein weiterer Zusammenhang zwischen der Erderwärmung und dem Meeresspiegelanstieg besteht in der Dichte des Wassers: Je wärmer es wird, desto mehr Platz benötigt das bereits vorhandene Wasser (Die Dichte sinkt und das Volumen wird somit größer).

Na und – dann müssen die Holländer halt wachsen!

Falsch gedacht, denn klar ist, dass alle diese Faktoren bewirken, dass der Meeresspiegel bei einer Erwärmung der Erde steigen wird. Wo der Meeresspiegel wie stark steigen wird, ist schwer vorherzusagen, aber es wird Orte geben, an denen er mehr steigt als an anderen. Dies hängt von Änderungen der Wasserzirkulation, der Niederschläge, unterschiedlich starker Wassererwärmung in verschiedenen Regionen und von Änderungen des Erdanziehungsfeldes durch schmelzende Eisschilde ab.

Der Anstieg bedeutet auch, dass der Strand näher an die Stadt kommt. Wäre das nicht eher „cool“ – so ein Strand keine zwanzig Minuten weit weg? (Ist natürlich ein bisschen übertrieben, Berlin liegt ja 34 Meter über dem Meer. Tatsächlich aber wäre das alles andere als „cool“, denn ein starker Anstieg wird für die gesamte Weltbevölkerung dramatische Auswirkungen haben! Statistisch gesehen leben die meisten Menschen in Küstenregionen, und viele von ihnen wären von einem Meeresspeigelanstieg als erstes betroffen.

Denkt mal daran, wie viele Millionen Menschen ein neues Zuhause bräuchten, wenn vielen Millionenstädten wie zum Beispiel New York oder Hamburg das Wasser wortwörtlich bis zum Halse stehen würde. Bei einem Anstieg von 2 Metern würden 1,2 Prozent der Landfläche der Erde verschwinden und mindestens 187 Millionen Menschen müssten umgesiedelt werden. Die notwendigen Umsiedlungen werden ein sehr großes Problem, denn der Lebensraum ist begrenzt und die Weltbevölkerung wächst weiter. Das heißt, dass immer mehr Menschen mit immer weniger Raum auskommen müssen. Dies kann vermehrt zu politischen und sozialen Problemen führen. In den letzten 6000 Jahren war der Meeresspiegel annähernd konstant, doch seit der Industrialisierung steigt er wieder. Dies deutet darauf hin, dass der Mensch diesen Prozess durch den Ausstoß von Treibhausgasen beschleunigt, er bringt das Klimasystem aus dem Gleichgewicht und es antwortet.

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)