Wärmeinhalt der Ozeane

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Wärmeinhalt der Ozeane (engl. OHC), NOAA 2012
Entwicklung des Wärmegehalts verschiedener Kompartimente der Erde zwischen 1960 und 2010

Als Wärmeinhalt der Ozeane (engl. Ocean heat content (OHC)) wird die im Meer oder auch Teilen desselben (z. B. Ozeanen) gespeicherte thermische Energie (die Wärmemenge) bezeichnet.[1] Wasser hat eine höhere Wärmekapazität als die Luft, daher ist der Wärmeinhalt der Ozeane höher als in der Atmosphäre. Die Atmosphäre enthält nur etwa 2% der gesamten Wärmekapazität der Erde.[2] Die Ozeanographie und Klimatologie sind Fachgebiete, welche speziell die Meereswärme erforschen. Der Fünfte Sachstandsbericht des IPCC stellt mit hoher Wahrscheinlichkeit fest, dass 90 % der zusätzlichen Energieansammlung durch die globale Erwärmung von 1971 bis 2010 im Ozean gespeichert wurden.[3][4] Wegen der Wärmeausdehnung von Wasser trägt der Wärmeinhalt der Ozeane auch signifikant zum Meeresspiegelanstieg bei.

Definition[Bearbeiten]

Der flächenbezogene Wärmeinhalt einer von h1 bis h2 reichenden Wasserschicht lässt sich bei bekanntem Temperaturprofil über


H= \rho c_w \int_{h2}^{h1}  T(z) dz

bestimmen und hat die Einheit J/m2.

\rho - Wasserdichte, c_w - spezifische Wärmekapazität, h2 - Tiefe unten, h1 - Tiefe oben, T(z) - Temperaturprofil.[5]

Messtechniken[Bearbeiten]

Bei der Bestimmung von Wärmeinhalt des Ozeans wird oft aus geschichtlichen Gründen zwischen den ersten 700 m der Wasseroberfläche und den darunter liegenden Wassermassen, der Tiefsee, unterschieden.[2] Dazu wird die Wassertemperatur mit verschiedenen Methoden gemessen, oft mit einer Nansenflasche. Zur Bestimmung speziell der Temperatur der Tiefsee gibt es seit 2007 das Argo-Programm, bei dem mit 3000 „Schwimmern“ (floats), die in Abständen bis zu 2000 Meter tief tauchen, regelmäßig Salzgehalt und Temperatur aufgezeichnet werden.[6] Die so gewonnenen Daten sind vor allem für Klimaforscher interessant, die die anthropogene Klimaveränderung erforschen. Auswertungen der Daten des ARGO-Projekts zeigen, dass Oberflächenwinde warmes Wasser der Oberfläche vertikal verteilen.[7]

Forschung[Bearbeiten]

Mehrere Studien haben in den vergangenen Jahren eine Erwärmung der Tiefsee gemessen und machen dafür die globale Erwärmung verantwortlich.[8] Modell-Studien ergaben, dass während La-Niña-Jahren durch wechselnde Winde vermehrt wärmere Wassermassen über Meeresströmungen in tiefere Meeresschichten transportiert werden. Dies führt zu mehr Wärmeaufnahme der Tiefsee und weniger Wärmeaufnahme der Atmosphäre und der Oberflächen Temperatur des Meeres.[9] Jahre mit Zunahme der Temperatur in tieferen Gewässern werden mit einer negativen Phase der interdekadischen Pazifischen-Oszillation (IPO) in Verbindung gebracht.[10] Während den El-Niño-Jahren der ENSO-Zirkulation befördern Meeresströmungen wesentlich weniger Wassermassen in die Tiefsee, dadurch steigen die Temperaturen des Wassers an der Meeresoberfläche und der atmosphärischen Grundschicht über der Meeresoberfläche stärker an.[11]

Energiegewinnung[Bearbeiten]

Hauptartikel: Meereswärmekraftwerk

Der Wärmeinhalt der Ozeane, auch bekannt als Meereswärme wird seit 1881 als erneuerbare Energieform erforscht, und es gibt erfolgreiche Versuchsanlagen.[12]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. S. Levitus, J. I. Antonov, T. P. Boyer, O. K. Baranova, H. E. Garcia, R. A. Locarnini, A. V. Mishonov, J. R. Reagan, D. Seidov, E. S. Yarosh, M. M. Zweng: World ocean heat content and thermosteric sea level change (0–2000 m), 1955–2010. In: Geophysical Research Letters. 39, Nr. 10, 2012. doi:10.1029/2012GL051106.
  2. a b Stefan Rahmstorf: What ocean heating reveals about global warming (Englisch) 25. September 2013. Abgerufen am 29. September 2013.
  3. IPCC WGI AR5: Working Group I Contribution to the IPCC Fifth Assessment Report Climate Change 2013: The Physical Science Basis Summary for Policymakers. September 2013, S. 1-36.
  4. Kevin Trenberth: Has Global Warming Stalled?. 2013.
  5. Henk A. Dijkstra: Dynamical oceanography, [Corr. 2nd print.], Springer Verlag, Berlin 2008, ISBN 9783540763758.
  6. Argo Webseite. Abgerufen am 23. Oktober 2013.
  7. Magdalena A. Balmaseda, Kevin E. Trenberth, Erland Källén: Distinctive climate signals in reanalysis of global ocean heat content. In: Geophysical Research Letters. 40, Nr. 9, 2013, S. 1754-1759. doi:10.1002/grl.50382.
  8. J. P. Abraham, M. Baringer, N. L. Bindoff, T. Boyer, L. J. Cheng, J. A. Church, J. L. Conroy, C. M. Domingues, J. T. Fasullo, J. Gilson, G. Goni, S. A. Good, J. M. Gorman, V. Gouretski, M. Ishii, G. C. Johnson, S. Kizu, J. M. Lyman, A. M. Macdonald, W. J. Minkowycz, S. E. Moffitt, M. D. Palmer, A. R. Piola, F. Reseghetti, K. Schuckmann, K. E. Trenberth, I. Velicogna, J. K. Willis: A review of global ocean temperature observations: Implications for ocean heat content estimates and climate change. In: Reviews of Geophysics. 51, 2013. doi:10.1002/rog.20022.
  9. Gerald A. Meehl, Julie M. Arblaster, John T. Fasullo, Aixue Hu & Kevin E. Trenberth: Model-based evidence of deep-ocean heat uptake during surface-temperature hiatus periods. In: Nature Climate Change. 1, 2011, S. 360-364. doi:10.1038/nclimate1229.
  10. Meehl, Gerald A., Aixue Hu, Julie M. Arblaster, John Fasullo, Kevin E. Trenberth: Externally Forced and Internally Generated Decadal Climate Variability Associated with the Interdecadal Pacific Oscillation. In: Journal of Climate. 26, 2013, S. 7298–7310. doi:10.1175/JCLI-D-12-00548.1.
  11. Rob Painting: A Looming Climate Shift: Will Ocean Heat Come Back to Haunt us? (Englisch) 24. Juni 2013. Abgerufen am 29. September 2013.
  12. James Chiles: The Other Renewable Energy. In: Invention and Technology. 23, Nr. 4, 2009, S. 24 – 35.