Der Ozean ist der beste Erwärmungs-Sensor

Der Ozean ist ein besonders gutes Thermometer, um die globale Erwärmung zu messen. Die ersten großen Forschungsprogramme dafür begannen vor rund 30 Jahren. Wissenschaftler aus China und den USA haben jetzt die älteren wie die neueren Daten zusammengefügt – und nebenbei gezeigt, was Kooperation wert ist.


Wissenschaftler bringen eine Messboje - eine sogenannte Argo-Float - ins Meer aus
Wissenschaftler werfen eine Messboje – eine sogenannte Argo-Float – ins Meer. (Foto: Alicia Navidad/​CSIRO/​NOAA)

Über Temperaturen, Salzgehalte und andere Beimengungen des Meerwassers im Ozeaninneren wussten wir im 20. Jahrhundert lange Zeit nur bruchstückhaft Bescheid. Die Gründe waren – neben der prinzipiellen Undurchlässigkeit von Wasser für elektromagnetische Strahlung – der große finanzielle Aufwand für Einzelmessungen, die geringe Zahl der Forschungsschiffe, Ungenauigkeiten bei den Messverfahren, mangelndes allgemeines Interesse und fehlende globale Koordination.

Erst mit dem Beschluss der ersten UN-Klimakonferenz der Weltmeteorologie­organisation WMO im Jahr 1979, ein globales Klimaprogramm zu starten, kam etwas mehr Leben in diesen Forschungsbereich. Die zentrale Frage lautete damals: Hat der Mensch Einfluss auf das globale Klima?

Schon ein Jahr später begann die WMO in Genf zusammen mit dem Internationalen Wissenschaftsrat ICSU, einer Nichtregierungsorganisation, mit dem "Weltklima­forschungs­programm".

Eines der ersten Großprojekte dieses ersten weltweit koordinierten Programms war das World Ocean Circulation Experiment (WOCE). Nach jahrelanger logistischer Vorbereitung lief von 1991 bis 1997 die experimentelle Phase, an der fast alle Forschungsschiffe der Welt teilnahmen.

Mit WOCE ist es erstmals gelungen, in systematischen Querschnitten durch alle Ozeanbecken Temperatur, Salzgehalt und andere Beimengungen, wie teilweise auch die Kohlenstoffverbindungen im Ozean, von der Oberfläche bis zum Ozeanboden zu messen.

Porträtaufnahme von Hartmut Graßl.
Foto: MPI-M

Hartmut Graßl

Der Physiker und Meteorologe ist einer der bekanntesten deutschen Klima­forscher. Als einer der ersten Wissen­schaftler in Deutschland warnte Graßl vor den Folgen des Klima­wandels. Der langjährige Direktor des Hamburger Max-Planck-Instituts für Meteorologie gehört dem Herausgeberrat von Klimareporter° an.

Als Direktor des Weltklima­forschungs­programms von 1994 bis 1999 war ich deshalb an der weiteren Durchführung von WOCE beteiligt – und auch an dem Beschluss, seine Auswertephase mit dem Jahr 2002 enden zu lassen.

In diesem Zusammenhang schlugen australische Meteorologen und Ozeanografen 1998 vor, ein weiteres Beobachtungsprogramm zu initiieren: das "World Ocean Data Assimilation Experiment" (GODAE). Denn zwei wesentliche wissenschaftliche Fortschritte hatten sich im Weltklima­forschungs­programm gezeigt:

Erstens war es mit den Daten von Verankerungen im tropischen Pazifik, einem multinationalen Forschungsmessnetz, gelungen, El-Niño-Ereignisse einige Monate vorher anhand damals noch wesentlich einfacherer Zirkulationsmodelle mit etwas Geschick grob vorherzusehen.

Zweitens war die Technik der "Autonomen Drifter" so weit vorangekommen, dass man ein weltweites Beobachtungssystem für den oberen Ozean aufbauen könnte. Autonome Drifter sind kleine Messbojen, die auf vorherbestimmte Tiefen im Ozean absinken, dort mit der Strömung einige Wochen driften, dann aufsteigen und ihre Position sowie die beim Ab- und Aufsteigen gespeicherten Vertikalprofile an Satelliten funken.

Damit sollten weltweit Prognosen von Klimaanomalien über Wochen und Monate im Voraus möglich werden. Daraus ist das Argo-Messsystem mit zurzeit über 3.000 auf- und absteigenden Driftern geworden, zu dem viele Länder beitragen, auch Deutschland.

Globale Kooperation funktioniert

Jetzt hat eine Gruppe von Wissenschaftlern aus China und den USA all diese neueren Daten und die früheren Bruchstücke zusammen ausgewertet, unter Anwendung einer von den chinesischen Kollegen 2017 entwickelten Methode zur bestmöglichen Integration unterschiedlicher Messsysteme der Temperatur im Ozean.

Balkengrafik: Der Wärmeinhalt der Ozeane steigt seit Ende der 1950er Jahre leicht und seit 1984 deutlich stärker an.an
Entwicklung des globalen Wärmeinhalts der Ozeane in bis zu 2.000 Metern Tiefe in den letzten 60 Jahren. (Grafik: aus der Studie/​Cheng Lijing/​IAP/CAS)

Das Resultat ist zwar für mich keine Überraschung, aber es zeigt dennoch eindrucksvoll: Die globale Erwärmung der Meere durch den erhöhten Treibhauseffekt ist zum Temperatur-Monitoring der Erde besonders gut geeignet – wegen der Durchmischung der Ozeane und ihrer dadurch sehr hohen Wärmekapazität.

Die Ozeane glätten also das anthropogene Klimaänderungssignal. Durch die systematische Temperatur-Beobachtung im Ozeaninneren lässt sich somit die globale Erwärmung besser überwachen als durch die Messungen in den stärker "zappelnden" Komponenten Atmosphäre und Landoberfläche.

Außerdem demonstriert die Veröffentlichung die funktionierende globale Zusammenarbeit in der Wissenschaft und die Äquivalenz der chinesischen Klimaforschung mit der in westlichen Industrienationen.

In der Politik fehlt nicht nur diese Zusammenarbeit, es werden sogar durch Strafzölle auf die Produkte der anderen Seite nachweislich Wohlstandsverluste auf beiden Seiten verursacht. Und wie jüngst Wissenschaftler aus den USA gezeigt haben, trifft es die Menschen dort sogar stärker.

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