Die Ozeane nehmen 90 Prozent der zusätzlichen Wärmeenergie auf, die aufgrund steigender Treibhauskonzentrationen in der Atmosphäre entsteht. Eine neue Studie zeigt, dass die Meere in den vergangenen 25 Jahren sogar deutlich mehr Wärme aufgenommen haben, als bisher berechnete Durchschnittswerte vermuten liessen.
Der Ozean wirkt im Klimasystem der Erde wie ein gewaltiger Puffer. Er nimmt Gase, aber auch Wärmeenergie aus der Atmosphäre auf, verteilt sie in seinen Tiefen und verlangsamt so Veränderungen des Gesamtsystems Erde. Die Menge der vom Ozean absorbierten Energie ist daher auch ein Hinweis auf die insgesamt vom Planeten Erde aufgenommene Wärme.
Sonden treiben auf den Meer und messen die Temperatur
Mit einer ganz neuen Methode hat ein internationales Forscherteam die bisherigen Berechnungen der Wärme-Aufnahme des Ozeans überprüft. «Dabei zeigte sich, dass die Erwärmung offensichtlich am oberen Ende dessen liegt, was ältere Abschätzungen vermuten liessen», sagt Prof. Dr. Andreas Oschlies, einer der Ko-Autoren der Studie, die im Magazin Nature erschien.
Um den Gesamtwärmegehalt der Ozeane zu berechnen, nutzte die Forschung bislang Millionen von Messungen der Wassertemperatur. Viele der Daten stammen von autonomen Mess-Sonden, sogenannten Argo-Floats. Mehrere tausend davon treiben mit den Strömungen durch die Meere und messen dabei Temperatur und Salzgehalt des Wassers. «Das Argo-Programm hat aber erst 2007 eine wirklich globale Abdeckung erreicht. Ausserdem decken die Floats nur das obere Viertel des Ozeans ab» erklärt Professor Oschlies.
Kohlendioxid und Sauerstoff in der Luft als Indikator für Wärme im Ozean
Für die neue Studie verwendeten die Forscher nun keine Messungen im Ozean, sondern erstmals hochpräzise Messungen von Sauerstoff und Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre. Stationen rund um den Globus führen diese schon seit einigen Jahrzehnten durch. Das Verfahren beruht auf der Tatsache, dass Sauerstoff und Kohlendioxid in wärmerem Wasser weniger löslich sind. Während sich der Ozean erwärmt, werden die Gase an die Atmosphäre abgegeben. «Wenn man andere Einflüsse, wie die Zunahme des CO2-Gehalts aufgrund anthropogener Emissionen, aber auch das erhöhte Algenwachstum durch verstärkten Eintrag von Dünger in den Ozean herausrechnet, ist die kombinierte Menge an Sauerstoff und Kohlendioxid in der Luft ein guter Indikator für die im Ozean gespeicherte Menge Wärme», erklärt Professor Oschlies.
Methode wurde mit verschiedenen Modellen getestet
Getestet wurde die Methode zunächst anhand von Simulationen mit vier verschiedenen Erdsystemmodellen. In ihnen stimmte die aus atmosphärischen Sauerstoff- und CO2-Konzentrationen berechnete Wärmeaufnahme mit der vom Computermodell simulierten Erwärmung des Ozeans sehr gut überein. Eines der Modelle wird in der Forschungseinheit «Biogeochemische Modellierung» am GEOMAR betrieben. «Wir haben unser Modell über die vergangenen zehn Jahre besonders gut für die Simulation der Sauerstoffverteilung im Ozean geeicht», erklärt Dr. Wolfgang Koeve. Die Modelle bestätigten die Berechnungen mit der neuen Methode.
Emissionen müssen noch schneller reduziert werden
Die neue Berechnung der Wärmeaufnahme des Ozeans liege mehr als 60 Prozent über dem Wert des jüngsten Berichts des Weltklimarates IPCC und damit am obersten Ende aller bisher erfolgten Abschätzungen, erklärt Erstautorin Laure Resplandy. Eine so starke Erwärmung des Ozeans deute darauf hin, dass die Erde empfindlicher auf Emissionen von fossilen Brennstoffen reagiere als bisher angenommen, ergänzt Professor Oschlies. «Dieses Ergebnis zeigt leider auch, dass wir die Emissionen von CO2 noch schneller und in noch erheblicherem Umfang als im Bericht des Weltklimarats gefordert reduzieren müssen, wenn wir die globale Erwärmung auf 2 oder sogar 1,5 Grad Celsius beschränken und damit die versprochenen Klimaziele einhalten wollen» fasst der Kieler Forscher zusammen.
