Planetarischer Thermostat

Zwischen dem Ozean und der Atmosphäre existieren komplexe Verbindungen. New Internationalist-Autor Dorrik Stow erläutert einige der Fakten, Auswirkungen und Herausforderungen der Klimaerwärmung.

Von Dorrik Stow
Die Indizien sind unanfechtbar, und der wissenschaftliche Konsens ist allgemein: Die Erde erwärmt sich rasch unter einem Mantel aus Treibhausgasen. Die Ozeane spielen dabei eine entscheidende Rolle. Ozeane und die Atmosphäre sind in ihrer Reaktion auf die ständige Einstrahlung von Sonnenenergie eng aneinander gekoppelt. Zusammen bestimmen sie die tägliche Dramatik des Wettergeschehens auf dem Planeten und die langfristigen Veränderungen seines Klimas.
Winde sind für die Strömungen verantwortlich, die Hitze vom Äquator in die polaren Regionen transportieren, und sie sind auch selbst Teil des Motors, der die Atmosphäre aufheizt. Ohne diese ständige Bewegung wären die Tropen durch die entstehende Hitze unbewohnbar, während die Bedingungen in den polaren Regionen durch eine rasche Ausbreitung von Eisdecken und Frostböden weit rauer und grausamer wären als heute. Die Erde würde ein ganz anderes Leben beherbergen, großteils zusammengepfercht in einem schmalen Streifen zwischen diesen Klimaextremen.
Glücklicherweise, zumindest für unsere Art, ist das nicht so. Die Ozeane wirken wie ein gigantischer Thermostat, der die weltweite Temperatur regelt. Die Klimazonen der Erde werden durch die Ozeane bestimmt – durch die latente Wärme, die in den oberen paar hundert Metern unserer Meere gespeichert und transportiert wird. Die Energiespeicher des Ozeans wirken außerdem wie ein riesiges Schwungrad, das Veränderungen sowohl entgegenwirkt als auch dauerhafter macht, sobald sie eingesetzt haben.

Die Ozeane sind einer der wichtigsten Speicher für Kohlenstoff und Kohlendioxid (CO2) und regulieren dadurch die Treibhausgase in der Atmosphäre. Sie sind wie ein riesiger Schwamm, der 50mal mehr CO2 enthält als die Atmosphäre. Es wird angenommen, dass sie 30 bis 40 Prozent des Kohlendioxids absorbieren, das durch menschliche Aktivität entsteht – die einzige „Kohlenstoffsenke“, die wir wirklich haben.
Diese Tatsache ist von höchster Bedeutung. Phytoplankton, vor allem Algen, gedeiht an der Oberfläche der Ozeane im Überfluss, ernährt sich vom Licht der Sonne und absorbiert Kohlendioxid. Sterben die Organismen ab, sinken sie zu Milliarden hinunter und reichern die Tiefen des Ozeans mit enormen Mengen von Kohlendioxid an.
Die Meeresoberfläche wirkt auch als Kontrollventil für den Gasaustausch – sie öffnet und schließt sich in Reaktion auf die Gaskonzentration und die Bewegungen der Wassermassen der Ozeane. Kohlendioxid kann ebenso wieder in die Atmosphäre abgegeben wie ihr entzogen werden. Diese Prozesse verstehen wir noch nicht zur Gänze – bis wir es tun, wird uns eines der entscheidenden Stücke des Klimapuzzles fehlen.
Tropische Wirbelstürme sind die gewaltigsten Luftbewegungen, die vom Wärmemotor der Erde entfacht werden können. Sie haben das Potenzial, katastrophale Schäden zu Wasser und an Land anzurichten. Mit der Energie, die ein tropischer Wirbelsturm an einem einzigen Tag freisetzt, könnte die gesamte Industrieproduktion der USA ein Jahr lang aufrechterhalten werden. Wirbelstürme entstehen aus der Überhitzung der Ozeane – ihre weltweit zunehmende Häufigkeit ist daher sowohl Effekt als auch Ursache der weltweiten Erwärmung. Sie entwickeln sich nur in tropischen Breiten und nur dann, wenn die Oberflächentemperatur des Meeres 27 Grad Celsius übersteigt.

Gewaltige Mengen Wasser verdampfen, steigen auf und kondensieren bei der Abkühlung zu Wolken. Luft strömt an der Meeresoberfläche nach, wodurch noch mehr Wasser verdampft und sich weitere Wolken bilden. Schwere Regenfälle setzen als Nächstes ein, während Gewitterfronten beginnen, spiralförmig und bedrohlich um ein ruhiges, wolkenfreies „Auge“ des Sturms zu rotieren.
Die Komplexität des von Ozean und Atmosphäre gebildeten Systems lässt sich gut am Beispiel des „El Niño“-Phänomens illustrieren – einer natürlichen Klimaschwankung im äquatorialen Pazifik, deren Effekte weltweit spürbar sind. Sie kann in nur einem Jahr zu einer Änderung der weltweiten Oberflächentemperatur von bis zu 0,5° Celsius führen. Das ist nur etwas weniger als die Zunahme der Durchschnittstemperatur der Erde in den letzten hundert Jahren. Die kurzfristigen Effekte sind zahlreich und dramatisch; die schwerwiegendsten Auswirkungen ergeben sich entlang der Westküste Südamerikas.
Das Meer vor der Küste Perus ist normalerweise ein Auftriebsgebiet von kaltem, nährstoffreichen Tiefenwasser, da das warme Oberflächenwasser von starken Passatwinden in den Pazifik hinaus getrieben wird. Dieser Auftrieb ermöglicht ein starkes Wachstum des Planktons, Nahrung für Milliarden Anchovis und andere Fische, die ihrerseits die Lebensgrundlage großer Kolonien von Seevögeln sowie der lokalen Fischereiwirtschaft sind. Jedes Jahr gegen Weihnachten lässt der Passat und damit der Auftrieb nach, und das Wasser erwärmt sich. Periodisch ist dieser Effekt jedoch viel stärker ausgeprägt – warme Wasserschichten breiten sich von Indonesien her quer über den Pazifik aus, erreichen die Küste Südamerikas und unterbinden den Auftrieb vollständig. Die Planktonfabrik kommt zum Stillstand, Fische sterben zu Millionen, Seevögel und Meeressäuger hungern, und die Fischereiindustrie liegt danieder.

Die Koppelung des El Niño-Phänomens mit dem Klima ist sehr ausgeprägt. Unter normalen Bedingungen steigt feuchtwarme Luft über dem äquatorialen Westpazifik auf und verursacht Gewitterfronten und schwere Regenfälle über Indonesien und Nordaustralien, während kalte, trockene Luft im Osten herabsinkt und zu Dürren in Südamerika führt. Wird das Phänomen intensiver, kehren sich die Bedingungen um – schwere Regenfälle an der Küste Perus und Chiles führen zu Erdrutschen und Überschwemmungen, während es in Australien und Indonesien zu Dürren und Waldbränden kommt. Aber auch in der Sahelzone wird es trockener, der indische Monsun wird schwächer oder bleibt überhaupt aus. Stürme in mittleren Breiten werden weiter nach Norden abgedrängt und sorgen für Trockenheit im Mittleren Westen der USA.
Von 1982 bis 1983 brachte der stärkste El Niño seit Menschengedenken das weltweite Wettergeschehen völlig durcheinander und führte beinahe zum Zusammenbruch der Fischereiwirtschaft in Peru. Derart extreme Ereignisse werden eher die Regel sein, wenn die Oberflächentemperaturen der Ozeane weiter zunehmen.

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AutorenInfo:
Dorrik Stow ist Professor für Geo- und Ozeanwissenschaften am National Oceanographic Centre in Southhampton, England. Er ist auch Autor von „Encyclopedia of the Oceans“ (Oxford University Press, 2004) und „Oceans: An Illustrated Reference“ (University of Chicago Press, 2005).

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