Wie stark heizen sich die Weltmeere auf?
Forschende berechnen die Wärmeaufnahme der Ozeane
Die Weltmeere verhalten sich wie ein Thermometer: Wird das Wasser wärmer, dehnt es sich aus und der Meeresspiegel steigt. Forschende aus der Geodäsie an der Universität Bonn können daraus die Erwärmung der Ozeane ableiten. Bei einzelnen Ozeanbecken haben sie mit ihrer Methode deutliche Abweichungen zu Modellberechnungen gefunden – teilweise im zweistelligen Prozentbereich.
Um was geht es?
Die Erde nimmt derzeit mehr Wärme auf, als sie ins Weltall abgibt. Rund 90 Prozent dieser zusätzlichen Wärme werden von den Ozeanen aufgenommen. Das beeinflusst unter anderem den Meeresspiegel, marine Hitzewellen und Wetterphänomene wie El Niño. Wie sich die Wärme im Ozean verteilt, lässt sich bisher mit frei treibenden Tauchbojen nur unvollständig messen. Unser Ansatz verbindet Messungen von Bojen mit Satellitendaten zum Meeresspiegel. Daraus lassen sich monatliche Karten und die Erwärmung des gesamten Ozeans rekonstruieren. So können wir besser bestimmen, wie viel Wärme der Ozean aufnimmt und verteilt. Unser Verfahren bestimmt direkt die totale, über alle Tiefen des Ozeans gemittelte Erwärmung. Daraus lassen sich dann die globalen Erwärmungswerte ermitteln.
Was ist das wichtigste Ergebnis?
Über alle Ozeane betrachtet stimmen unsere Ergebnisse weitgehend mit den Klimamodellen überein. Bei einzelnen Ozeanbecken gibt es jedoch deutliche Unterschiede zu den Modellsimulationen im zweistelligen Prozentbereich. Besonders von 2005 bis 2015 nahm der Indische Ozean ungewöhnlich viel Wärme auf. Über die vergangenen 20 Jahre haben Pazifik, Atlantik und Indischer Ozean jeweils etwa ein Drittel der zusätzlichen Wärme aufgenommen. Dies deutet auf einen Wärmetransport zwischen den Ozeanen hin.
Wie sind Sie bei der Studie vorgegangen?
Wir kombinieren Messungen von Bojen mit Daten verschiedener Satelliten. Radaraltimetersatelliten messen den Meeresspiegel sehr genau. Da sich Wasser bei Erwärmung ausdehnt, steigt durch zunehmende Temperaturen der Meeresspiegel jedes Jahr im Millimeterbereich – ähnlich wie im Röhrchen eines Flüssigkeitsthermometers. Allerdings nimmt der Meeresspiegel auch durch schmelzende Gletscher und Eisschilde zu. Deshalb müssen diese Einflüsse herausgerechnet werden. Dafür nutzen wir Messungen der GRACE-Satelliten. So können wir die Erwärmung des gesamten Ozeans bestimmen und Karten ihrer räumlichen Verteilung erstellen. Die Bojendaten ermöglichen zusätzlich, die Erwärmung der oberen Ozeanschichten zu erfassen. Dadurch können wir auch abschätzen, wie sich die zusätzliche Wärme in unterschiedlichen Tiefen des Ozeans verteilt.
Was war die größte Herausforderung?
Neu ist, dass wir erstmals den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Ozeans für verschiedene Regionen berechnen. Meist wurde dieser Wert als überall gleich angenommen, was zu erheblichen Fehlern führen kann. Unsere Untersuchung verbindet große und sehr unterschiedliche Datensätze, die einheitlich ausgewertet werden müssen. Moderne Rechenverfahren helfen dabei, Unterschiede in der Datenverteilung zu berücksichtigen und Fehlinterpretationen möglichst zu minimieren.
Was empfehlen Sie basierend auf den Ergebnissen?
Die Wärmeaufnahme und -umverteilung in den Ozeanen kann sich innerhalb weniger Jahre stark verändern. Die Ursachen und Folgen sind noch nicht vollständig verstanden. Deshalb sind verlässliche Messungen durch Satelliten und Messsysteme im Meer besonders wichtig. Es ist wichtig, dafür eine langfristige Finanzierung in globaler Zusammenarbeit zu schaffen, und gleichzeitig die Abhängigkeit von den USA zu verringern. Die Klimapolitik sollte nicht alleine auf die Entwicklung der mittleren Landoberflächentemperaturen schauen. Der Ozean und insbesondere der Meeresspiegelanstieg sind als “Thermometer des Erdsystems” tatsächlich besser geeignet, da sie weit geringeren Schwankungen unterliegen. Die zunehmende Erwärmung der Ozeane wird langfristige Folgen haben. Desto wichtiger sind Maßnahmen, die die Erwärmung begrenzen, ihre Folgen verringern und eine gute Anpassung an den Klimawandel ermöglichen.
Wie geht es weiter?
Wir wollen die Analyse auf frühere Jahrzehnte ausweiten. Dafür nutzen wir historische Messungen, da vor 1993 weniger Satellitendaten verfügbar sind. Außerdem planen wir, künftig Daten der Satelliten GRACE-C und NGGM einzubeziehen.
Wie lautet die Quelle?
Bernd Uebbing, Kristin Vielberg, Roelof Rietbroek, Bene Aschenneller, Armin Köhl, and Jürgen Kusche: Improving global and regional ocean heat content by consistently combining GRACE gravity, satellite altimetry and Argo profile observations in a joint inversion framework, Earth System Science Data, https://doi.org/10.5194/essd-18-6945-2026 . Die Arbeit wurde aus Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen der Forschungsgruppe FOR5361 gefördert.
Wo kann ich mehr erfahren?
Dr.-Ing. Bernd Uebbing, Institut für Geodäsie und Geoinformation der Universität Bonn, Tel. +49 (0)228 739360, E-Mail: uebbing@geod.uni-bonn.de; Prof. Dr.-Ing. Jürgen Kusche, Institut für Geodäsie und Geoinformation, Mitglied in den Transdisziplinären Forschungsbereichen “Modelling”, “Matter” und “Sustainable Futures” an der Universität Bonn, Tel. +49 (0)228 732629, E-Mail: kusche@uni-bonn.de
