Meeresspiegelanstieg seit 1850

Der gemessene Anstieg des mittleren Meeresspiegels zwischen 1870 und 2009 beträgt ca. 25 cm

Vergleich des gemessenen Meeresspiegelanstiegs zwischen 1970 und 2010 mit den Projektionen des IPCC seit 1990: Die Realität bewegt sich am oberen Ende der damaligen IPCC-Szenarien

Regionale Verteilung des Meeresspiegelanstiegs zwischen 1993 und 2007. Die Veränderungen wurden mit den Satelliten TOPEX/Poseidon und Jason 1 gemessen

Seit der Mitte des 19. Jahrhunderts ist – global betrachtet – ein deutlicher Meeresspiegelanstieg zu beobachten, der allein im 20. Jahrhundert bei etwa 17 cm gelegen hat. Der durchschnittliche Meeresspiegelanstieg im Zeitraum von 1901 bis 2010 wird im Fünften Sachstandsbericht des IPCC mit 19 ± 2 cm angegeben. Zwischen 1901 und 2010 stieg der Meeresspiegel um 1,7 Millimeter pro Jahr, im Zeitraum 1993 bis 2010 waren es durchschnittlich 3,2 mm pro Jahr.

Eine Ursache des bereits beobachteten Anstiegs ist die menschengemachte globale Erwärmung. Durch die bereits erfolgten Treibhausgasfreisetzungen werden die Meeresspiegel noch auf Jahrhunderte weiter ansteigen, die Höhe des Anstieges ist abhängig von der Menge der freigesetzten Treibhausgase. Die Klimaerwärmung führt aus zwei Gründen zum Meeresspiegelanstieg: Erstens kommt es durch die Aufheizung der Ozeane zur thermischen Expansion des Wassers, das folglich mehr Volumen einnimmt. Zweitens führen gestiegene Lufttemperaturen zum Verlust von Landeis in Form von Gletschern oder Eisschilden, was zusätzliches Wasser in die Ozeane einbringt. Wieweit säkulare Effekte mitspielen (z.B. die Geodynamik oder eine Gegenbewegung zur „kleinen Eiszeit“ um 1850) ist im Detail noch ungeklärt.

Einige Forschungsergebnisse lassen bis zum Jahr 2100 einen Meeresspiegelanstieg von mindestens einem halben bis zu zwei Meter erwarten. Innerhalb von 300 Jahren ist ein Anstieg um 2,5 m bis zu 5,1 m möglich.

Der Meeresspiegelanstieg bedroht besonders Inselstaaten und Länder mit breiter Küstenfläche sowie einem tief liegenden Hinterland, etwa Bangladesch und die Niederlande. Dabei sind ärmere Staaten deutlich mehr gefährdet als wohlhabende Industriestaaten, die sich kostspielige Küstenschutzmaßnahmen leisten können. Effektiver Küstenschutz kostet deutlich weniger – in den meisten Fällen weniger als 0,1 Prozent des BIP – als die Beseitigung der Schäden, die aus Inaktivität resultieren.

Erdgeschichtlicher Rückblick

In der geologischen Vergangenheit gab es immer wieder enorme Schwankungen des Meeresspiegels. Dabei besteht oft ein enger Zusammenhang zwischen der globalen Temperatur und dem Meeresspiegel (siehe → Eustasie). Langfristig ist eine Änderung der globalen Durchschnittstemperatur um 1 °C mit einem Anstieg bzw. einem Absinken des Meeresspiegels um 10 bis 20 m verbunden.

Anstieg des Meeresspiegels in den letzten 24.000 Jahren:
Besonders vermerkt ist der „Schmelzwasserpuls 1A“, eine wenige hundert Jahre andauernde Übergangsphase zur heutigen Warmzeit, in welcher der Meeresspiegel alle 20 bis 25 Jahre um einen Meter anstieg

Zum letzten Mal war die Erde vor etwa 35 Millionen Jahren, im späten Eozän, völlig frei von polaren Eiskappen. Der Meeresspiegel war damals knapp 70 m höher als heute. Ab dem Oligozän kühlte das Weltklima immer mehr ab und die Antarktis vergletscherte. Die Arktis war jedoch noch vor etwa drei Millionen Jahren, im Pliozän, eisfrei. Das globale Klima war seinerzeit rund 2 bis 3 °C wärmer und der Meeresspiegel lag 25 bis 35 m höher als heute. Während des letzten Interglazials, der Eem-Warmzeit vor etwa 120.000 Jahren, war das Klima etwa 1 bis 2 °C wärmer und der Meeresspiegel lag entsprechend vier bis über sechs Meter höher als heute. Damals stieg der Meeresspiegel sehr schnell um durchschnittlich 1,6 m pro Jahrhundert an. Weil Grönland den größten Teil zum damaligen Meeresspiegelanstieg beigetragen hat, deutet dies auf ein fast vollständiges Abschmelzen des dortigen Eisschildes binnen 400 Jahren.

Paläogeografische Darstellung der Nordsee vor etwa 9000 Jahren (nach Ende der Weichseleiszeit)

Auf dem Höhepunkt der darauffolgenden Kaltzeit vor etwa 20.000 Jahren lag der Meeresspiegel um 120 m tiefer als heute. Die globale Durchschnittstemperatur war damals 5 bis 6 °C niedriger als heute. Am Übergang zur gegenwärtigen Warmzeit, dem Holozän, stieg der Meeresspiegel im Laufe von Jahrtausenden sehr rasch an. Vor etwa 8.000 Jahren verlangsamte sich der Anstieg, um vor etwa 2.000 Jahren nahezu zum Stillstand zu kommen. Bis zum Beginn der Industrialisierung stieg der Meeresspiegel dann gar nicht mehr oder höchstens um 0,2 mm pro Jahr an.

Anstieg in der jüngeren Vergangenheit

Seit der Industrialisierung und damit auch seit Beginn der menschlich verursachten globalen Erwärmung bis heute hat sich der Anstieg des Meeresspiegels deutlich beschleunigt. Im gesamten 18. Jahrhundert erhöhte er sich nur um 2 cm, im 19. Jahrhundert um 6 cm und im 20. Jahrhundert bereits um 19 cm.

Zwischen 1840 und 2001 wurde ein Anstieg des Wasserspiegels an der Nordseeküste von 23 cm ermittelt. Zwischen 1870 und 2004 ist der Meeresspiegel um etwa 19,5 cm angestiegen, die durchschnittliche gemessene Erhöhung betrug im 20. Jahrhundert 1,7 ± 0,5 mm pro Jahr und zwischen 1961 und 2003 jährlich 1,8 ± 0,5 mm. Dabei könnte der Anstieg im Laufe des 20. Jahrhunderts noch unterschätzt worden sein. Werden die Wassermengen, die in zunehmendem Maße hinter Staudämmen zurückgehalten wurden mit eingerechnet, ergibt sich für den Zeitraum von 1930 bis 2007 ein rechnerischer Anstieg um 2,46 mm pro Jahr.

Seit 1993 stieg der Meeresspiegel durchschnittlich um 3,2 mm pro Jahr: 50 % mehr, als noch im gesamten 20. Jahrhundert gemessen wurden

Seit den 1990er Jahren beschleunigte sich der Anstieg deutlich. Zwischen 1993 und 2007 konnte mit Hilfe von Satelliten ein durchschnittlicher jährlicher Anstieg um 2,9 ± 0,4 mm festgestellt werden. Nach Angaben der australischen Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) betrug der Anstieg von 1992 bis einschließlich 2009 durchschnittlich 3,3 mm pro Jahr, etwa 50 % mehr, als noch im gesamten 20. Jahrhundert gemessen wurden.

Ursachen

Zwischen 1961 und 2003 betrug die Anstiegsrate des Meeresspiegels jährlich 1,8 ± 0,5 mm. Davon werden 0,42 ± 0,12 mm pro Jahr der thermischen Expansion der Meere und 0,50 ± 0,18 mm schmelzenden Gletschern und Eiskappen zugerechnet. Auf das Konto des grönländischen Eisschildes gehen 0,05 ± 0,12 mm und auf das des antarktischen Eisschildes 0,14 ± 0,41 mm. Als Summe ergeben sich 1,1 ± 0,5 mm pro Jahr und damit eine Abweichung um 0,7 ± 0,7 mm zum beobachteten Anstieg.

Zwischen 1993 und 2003 betrug der mittlere Anstieg 3,1 ± 0,7 mm pro Jahr. 1,6 ± 0,50 mm sind durch die thermische Expansion, 0,77 ± 0,22 mm von schwindenden Gletschern und Eiskappen und jeweils 0,21 mm durch das grönländische (Unsicherheit ± 0,07 mm) und antarktische (± 0,35 mm) Eisschild verursacht. Die Summe, 2,8 ± 0,7 mm, weicht um 0,3 ± 1,0 mm vom beobachteten Anstieg ab.

Zwischen 2003 und 2008 fand ein weiterhin starker mittlerer Meeresspiegelanstieg mit einer Rate von 2,5 mm pro Jahr statt, die Erwärmung der Ozeane befindet sich jedoch in einer Plateauphase und trägt nur mit 0,4 mm zum Anstieg bei; daher resultiert der überwiegende Teil des Anstiegs um 1,9 mm seither aus dem Abschmelzen kontinentaler Eisschilde.

Im Jahr 2011 wurde der Beitrag schmelzender Eismassen zum Meeresspiegelanstieg in einer Studie untersucht, in der in Kombination unterschiedlicher Messmethoden zur Minimierung der Fehlerbreite der Zeitraum von 1992 bis 2009 analysiert wurde und zu folgenden Ergebnissen kam: Im Jahr 2006 verloren Arktis und Antarktis zusammen 475 Gigatonnen Eis, was in etwa der Wassermenge des Eriesees entspricht und in diesem Jahr zu einem Meeresspiegelanstieg von 1,3 mm führte. Das Schmelzen von Eiskappen und Gletschern trug im selben Jahr mit einer Menge von zusätzlich 402 Gigatonnen zu weiterem Meeresspiegelanstieg bei. Die Schmelzrate zeigt einen starken Anstieg: Über den Zeitraum von 1992 bis 2009 gingen in Arktis und Antarktis zusammen jedes Jahr 36 Gigatonnen mehr Eis verloren als im Jahr zuvor. Zum Vergleich: Im Bodensee befinden sich 48 Gigatonnen Wasser.

Für den Fall, dass sich diese Dynamik fortsetzt, würde der Meeresspiegel bis zum Jahr 2050 um 32 cm ansteigen (15 cm aus der Schmelze in Arktis und Antarktis, 8 cm aus der Schmelze von Gletschern und Eiskappen, 9 cm aus der thermischen Expansion des Meerwassers). Die thermische Ausdehnung wird durch die selbstständige Erwärmung des Tiefenwassers weiter vorangetrieben, die ihre Ursache in der Vermischung von warmem Oberflächenwasser mit kühlerem Wasser aus tieferen Schichten hat. Auch wenn wirksamer Klimaschutz dazu beitrüge, die Lufttemperaturen zu stabilisieren, müsste für die Ozeane ein verzögert einsetzender Stopp der Temperatursteigerungen von mehreren Jahrhunderten angenommen werden, innerhalb derer nichts an der thermischen Komponente der Meeresspiegelerhöhung geändert werden könnte. Mit Stand 2016 trägt Schmelzwasser aus Arktis und Antarktis bereits stärker zum Meeresspiegelanstieg bei als die thermische Ausdehnung des Meereswassers. Auch bei sofort einsetzendem effektivem Klimaschutz würde der Anstieg des Meeresspiegels in den nächsten Jahrzehnten kaum gebremst.

Das Schmelzen im Wasser schwimmender Eisberge trägt dabei nur gering zur Erhöhung des Meeresspiegels bei: Würde alles schwimmende Eis schmelzen, stiege der Meeresspiegel um etwa 4 cm an.

Künftige Erhöhung

Malé, die Hauptstadt der Malediven, liegt einen Meter über dem Meeresspiegel

Nach verschiedenen Szenarien des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), veröffentlicht 2007 in seinem Vierten Sachstandsbericht, könnte sich bis zum Zeitraum 2090–2099 der Meeresspiegel im Vergleich mit dem Zeitraum 1980–1999 im globalen Mittel zwischen 0,18 m und 0,59 m erhöhen. Diese Abschätzung schloss dynamisches Verhalten von Eisschilden aus, welches zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Berichtes als unverstanden galt. Im fünften Sachstandsbericht des IPCC aus dem Jahr 2013 wurde das dynamische Verhalten von Eisschilden erstmals berücksichtigt und die Schätzung angehoben. Je nach Szenario wird hier ein Anstieg zwischen 0,26 m und 0,98 m erwartet. Im „Business As Usual-Szenario“ RCP 8,5 steigt die im Zeitraum 2081–2100 erwartete jährliche Anstiegsrate auf 8–16 mm.

Neuere Ekenntnisse deuten darauf hin, dass die Prognosen des Meeresspiegelanstiges durch den IPCC im 5. Sachstandsbericht wahrscheinlich zu konservativ kalkuliert sind und der Meeresspiegelanstieg stärker ausfallen könnte. Beispielsweise publizierte eine Gruppe um den Klimatologen James E. Hansen im Jahr 2015 eine Arbeit, in der auf exponentiell verlaufende Dynamiken verwiesen wird, die bereits für das Jahr 2050 einen Meeresspiegelanstieg um mehr als einen Meter erwarten lassen. Beim National Climate Assessment vom Mai 2014 wird bis zum Ende des 21. Jahrhunderts ein Meeresspiegelanstieg um 1 bis 4 Fuß (30 bis 120 cm) im Vergleich zum vorindustriellen Wert erwartet. Vor dem Hintergrund ähnlich rascher Anstiege während des Eem-Interglazials vor 120.000 Jahren sind solche Abschätzungen realistisch. Zu beachten ist, dass sich der Anstieg nicht überall auf der Welt gleichförmig bemerkbar machen wird. Aufgrund eustatischer Schwankungen werden für den Nordpazifik und die US-Küste deutlich höhere Werte als im weltweiten Durchschnitt angenommen.

Mit Stand 2016 gilt es zudem als wahrscheinlich, dass der Westantarktischen Eisschild bereits destabilisiert ist. Sollte dies tatsächlich der Fall sein, würde dies bedeuten, dass über die nächsten Jahrhunderte alleine durch das Abschmelzen der dortigen Gletscher ein sicherer Meeresspiegelanstieg von ca. 3 Metern auftreten wird.

Wenn sich die Erwärmung bei 3 °C gegenüber dem vorindustriellen Wert stabilisiert, wird eine Meeresspiegelerhöhung bis zum Jahr 2300 um 2,5 bis 5,1 m prognostiziert. Davon würden 0,4 bis 0,9 m durch die thermische Ausdehnung, 0,2 bis 0,4 m durch das Abschmelzen von Gebirgsgletschern, 0,9 bis 1,8 m durch das Abschmelzen der Gletscher Grönlands und 1 bis 2 m durch das Schmelzen der Gletscher der Westantarktis beigetragen.

Ein vollständiges Abschmelzen des grönländischen Eisschildes würde den Meeresspiegel um etwa 7,3 m anheben. Gegenwärtig wird damit gerechnet, dass dieser Vorgang wenigstens mehrere hundert Jahre dauern würde. Etwa um denselben Betrag würde ein Abschmelzen des gleichfalls mit Grönland als prinzipiell instabil geltenden westantarktischen Eisschilds die Weltmeere ansteigen lassen. Die 25,4 Millionen km³ Eis der gesamten Antarktis würden gar zu einer Erhöhung um ca. 57 m führen. Die weltweit knapp 160.000 Gletscher beinhalten mit einem Volumen von 80.000 km³ etwa so viel Wasser wie die Eiskappen (100.000 km³) und könnten so den Meeresspiegel um 24 cm (Eiskappen: 27 cm) steigen lassen. Die thermische Ausdehnung trägt pro Grad Celsius Erwärmung mit 20 bis 40 cm zum Anstieg des Meeresspiegels bei.

Das Schmelzen im Wasser schwimmender Eisberge trägt nur gering zur Erhöhung des Meeresspiegels bei: Würde alles schwimmende Eis schmelzen, stiege der Meeresspiegel um etwa 4 cm an. Die thermische Ausdehnung wird durch die selbstständige Erwärmung des Tiefenwassers weiter vorangetrieben, die ihre Ursache in der Vermischung von warmem Oberflächenwasser mit kühlerem Wasser aus tieferen Schichten hat. Auch wenn wirksamer Klimaschutz dazu beiträgt die Lufttemperaturen zu stabilisieren, muss für die Ozeane ein verzögert einsetzender Stopp der Temperatursteigerungen von mehreren Jahrhunderten angenommen werden, innerhalb derer nichts an der thermischen Komponente der Meeresspiegelerhöhung geändert werden kann. Auch bei sofort einsetzendem effektivem Klimaschutz würde der Anstieg des Meeresspiegels in den nächsten Jahrzehnten kaum gebremst werden.

Das National Research Council der Vereinigten Staaten hielt im Jahr 2010 einen Meeresspiegelanstieg zwischen 56 cm und 2 Metern für möglich.

Direkte Bedrohung und Gegenmaßnahmen

Shanghai, mit knapp 20 Mio. Einwohnern die größte Millionenstadt der Welt, liegt durchschnittlich 4 Meter über dem Meeresspiegel

Die Effekte des Meeresspiegelanstiegs lassen sich grob in fünf Kategorien einordnen:

• Erosion von Stränden und Steilküsten,
• erhöhte Flut- und Sturmschäden,
• Überschwemmung von tiefgelegenen Gebieten,
• erhöhter Grundwasserspiegel und
• Eindringen von Salz in Grund- und Oberflächenwasser.

Die Erhöhung des Meeresspiegels birgt besondere Gefahren für Bewohner von Küstenregionen und -städten. Zu den Ländern, die durch einen Anstieg des Meeresspiegels am stärksten gefährdet sind, gehören Bangladesch, Ägypten, Pakistan, Malediven, Indonesien und Thailand, die alle eine große und relativ arme Bevölkerung aufweisen. So leben z.B. in Ägypten rund 16 % der Bevölkerung (ca. zwölf Millionen Menschen) in einem Gebiet, das schon bei einem Anstieg des Meeresspiegels von 50 cm überflutet werden würde, und in Bangladesch wohnen über zehn Millionen Menschen nicht höher als 1 m über dem Meeresspiegel. Bei einem Meeresspiegelanstieg von 100 cm müssten nicht nur sie, sondern insgesamt 70 Millionen Menschen in Bangladesch umgesiedelt werden, wenn das Land nicht in Küstenschutzmaßnahmen investiert. Außerdem würde sich durch den Landverlust und die Erhöhung des Salzgehaltes im Boden die Reisernte halbieren.

Ohne Gegenmaßnahmen würden bei einem Anstieg des Meeresspiegels um 1 m weltweit 150.000 km² Landesfläche dauerhaft überschwemmt werden, davon 62.000 km² küstennaher Feuchtgebiete. 180 Millionen Menschen wären betroffen und 1,1 Billionen Dollar an zerstörtem Besitz wären zu erwarten (bei heutiger Bevölkerung und Besitzstand). Nach Angaben der OECD erhöht sich bis 2070 die Zahl der Personen in küstennahen Millionenstädten, die von einem statistisch einmal in hundert Jahren vorkommenden Flutereignis bedroht sind, von etwa 40 Millionen Menschen im Jahr 2005 auf dann 150 Millionen. Dies gilt für eine angenommene Erhöhung des Meeresspiegels um 0,5 m. Während das Risiko an wirtschaftlichen Folgeschäden in den 136 untersuchten Hafenstädten gegenwärtig bei 3 Billionen Dollar liegt, dürfte sich dieser Wert in den kommenden 60 Jahren auf 35 Billionen Dollar mehr als verzehnfachen, während Küstenschutzmaßnahmen dieses Risiko natürlich erheblich verringern können.

Besonders einige kleine Länder im Pazifischen Ozean müssen fürchten, dass sie aufgrund ihrer sehr geringen Höhe in den nächsten Dekaden im Meer versinken, falls der Anstieg sich nicht verlangsamt. Die Inselgruppe Tuvalu ist in diesem Zusammenhang populär geworden, denn ihr höchster Punkt liegt nur fünf Meter über dem Meeresspiegel und sie gilt deshalb als besonders verwundbar. Ebenfalls betroffen sind die auf Meereshöhe liegenden Halligen der deutschen Nordsee, die langfristig in ihrer Existenz gefährdet sind.

Sonstiges

In den 1960er Jahren wurden die ersten Satelliten in Erdumlaufbahnen geschossen. Seitdem hat die Wetter- und Klimaforschung ganz andere Möglichkeiten als zuvor (Oberbegriff Erdbeobachtungssatellit, Unterbegriffe z.B. Wettersatellit, Umweltsatellit).

CHAMP sammelte von Juli 2000 bis September 2010 präzise Informationen über globale Temperatur- und Wasserdampfverteilungen.

Das Nachfolgeprojekt GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) liefert seit Mai 2006 präzise Informationen über globale Temperatur- und Wasserdampfverteilungen. Die Messdaten ermöglichten den Nachweis, dass sich die Antarktis-Eismasse innerhalb von 3 Jahren um ca. 150 km³ verringert hat, was den Meeresspiegel um 0,4 mm pro Jahr steigen ließ.

Von Januar 2003 bis Oktober 2009 maß ICESat (Ice, Cloud and Land Elevation Satellite) Eispanzerdicken (auch Meereis), deren Veränderung, Höhenprofile von Wolken und Aerosolen sowie die Höhe von Vegetation. Zur Messung verwendete der Satellit Lasertechnik. Der Start des Nachfolgesatelliten ICESat-2 ist (Stand Oktober 2016) für 2017 geplant.

Siehe auch

• Anthropozän

Literatur

• Bruce C. Douglas, Michael S. Kearney und Stephen P. Leatherman: Sea Level Rise: History and Consequences. Academic Press, 2000, ISBN 0-12-221345-9.
• Germanwatch (2004): Meeresspiegelanstieg in Bangladesch und den Niederlanden. Ein Phänomen, verschiedene Konsequenzen. (PDF; 380 kB).
• Intergovernmental Panel on Climate Change (2007): Fourth Assessment Report – Working Group I, Chapter 5: Observations: Oceanic Climate Change and Sea Level. S. 408–419 (PDF, 15,0 MB).
• Manfred Stock (2006): Meeresspiegelanstieg – Land unter? Strategien zwischen Klimaschutz und Schutz vor dem Klima. Vortragsfolien (PDF; 5,3 MB).
• Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2006): Die Zukunft der Meere – zu warm, zu hoch, zu sauer. (Memento vom 27. Januar 2007 im Internet Archive) (PDF), Sondergutachten, Berlin, und das dazugehörige externe Sondergutachten:
• Nick Brooks, Jim Hall, Robert Nicholls (2006): Sea-Level Rise: Coastal Impacts and Responses. (Memento vom 10. November 2007 im Internet Archive) (PDF, englisch)

Weblinks

• atmosphere.mpg.de: Die Ozeane: Anstieg des Meeresspiegels
• climate.nasa.gov: Sea Level (Max-Planck-Institut)
• ice.tsu.ru: Sea level rise – How much and how fast will sea level rise over the coming centuries? - Present
  • Past
• lbs.hh.schule.de: Klimawandel und Klimafolgen: Der globale Meeresspiegelanstieg (Hamburger Bildungsserver)
• planeterde.de: Tendenz steigend – Artikel auf dem Geowissenschaften-Portal planeterde
• klimafakten.de: Behauptung: „Der Meeresspiegel steigt gar nicht“
• weltwoche.ch: Das Land hebt sich
• worldoceanreview.com: Der Meeresspiegelanstieg – eine unausweichliche Bedrohung