Klimawandel schaukelt Wellen hoch

Mit dem Fortschreiten des Klimawandels sind Küsten zunehmend von Erosion bedroht. Das geht aus einer neuen Studie hervor, in der Forscher nachweisen, dass die Wellenenergie proportional zur Oberflächentemperatur zunimmt.


Mehr Wärme, stärkerer Wind, größere Wellen. (Foto: Steffen Ehrlich)

In Australien könnte die bekannte Panoramastraße Great Ocean Road entlang der Südküste bald unpassierbar werden. Verantwortlich sind jedoch keine großen Stürme, vielmehr werden permanent Kliffs unterspült und Sandstrände abgetragen, heißt es in einem Regierungsbericht. Die beteiligten Wissenschaftler vermuten, dass der Meeresspiegelanstieg die Erosion beschleunigt.

Die Küstenerosion wird hauptsächlich durch Wellen verursacht. Steigt der Meeresspiegel, gelangen die Wellen weiter ins Land. Spanische Forscher fanden nun allerdings heraus, dass nicht nur der Meeresspiegel steigt, sondern auch die Kraft der Wellen mit dem Klimawandel zunimmt.

Bereits vorher war bekannt, dass besonders in stürmischen Jahreszeiten hohe Wellen immer größer werden. In der neuen Studie, die kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Communications erschien, untersuchten die Forscher nun die Energie, die von den Wellen transportiert wird. Diese Wellenleistung bestimmt, mit welcher Kraft die Wellen schließlich auf die Küste wirken. Diese Angabe ist aussagekräftiger als die gemittelte Wellenhöhe allein.

Starke Zunahme rund um die Antarktis

Das Ergebnis: Die Leistung der Wellen stieg seit Mitte des vergangenen Jahrhunderts weltweit jährlich um 0,4 Prozent an. Seit 1993 beschleunigte sich die Zunahme gar auf 2,3 Prozent jährlich. Dabei gibt es allerdings regionale Unterschiede.

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die Kraft der Wellen im Südpolarmeer rund um die Antarktis besonders stark zugenommen hat. Seit Mitte des 20. Jahrhunderts erhöhte sich die auf die Wasseroberfläche übertragene Energie dort um fast 0,6 Prozent pro Jahr. Für den gesamten Zeitraum ergibt das einen Anstieg um ein Drittel. Im Indischen Ozean und im Atlantik fällt der Effekt nur halb so stark aus.

Auf der Nordhalbkugel geht die Wellenenergie tatsächlich seit 1990 leicht zurück. Grund dafür könnte der kalte Fleck im Nordatlantik sein, an dem sich der Ozean möglicherweise durch eine Abschwächung des Golfstroms abkühlt.

Stärke der Wellen und Oberflächentemperatur hängen zusammen

Außerdem stellten die Forscher eine Korrelation zwischen der Zunahme der Wellenleistung und der Zunahme der Oberflächentemperatur der Meere fest. "Zum ersten Mal konnten wir ein weltweites Signal der Auswirkungen der Erwärmung auf das Wellenklima identifizieren", sagt Hauptautor Borja Reguero, der zurzeit an der Universität von Kalifornien forscht. Statistisch ist eindeutig ein Zusammenhang zu erkennen.

Auch bei Ausschlägen der Wassertemperatur durch natürliche Klimavariabilität wie beim El-Niño-Phänomen konnten die Forscher eine Korrelation mit der Wellenleistung nachweisen.

Die Oberflächentemperatur der Ozeane beeinflusst maßgeblich die Windentwicklung. Streicht der Wind über die Wasseroberfläche, wird die kinetische Energie auf das Wasser übertragen. Durch Veränderungen der Oberflächentemperatur werden Windmuster und Stürme beeinflusst, bisher hat der Klimawandel dabei zu stärkeren Winden geführt. Dadurch wird mehr Energie auf das Wasser übertragen und schließlich in Form von Wellen transportiert.

Wenn ein Sturm Wellen entstehen lässt, ist die See zunächst rau und chaotisch. Je weiter sich die Wellen vom Entstehungsort wegbewegen, desto gleichmäßiger ordnen sie sich an. In dieser Dünung kann die vom Sturm aufgenommene Energie über weite Strecken transportiert werden.

Der Ursprung der Wellen und der Ort, an dem sie Wirkung entfalten, liegen also oftmals räumlich weit auseinander. Die Veränderung der Oberflächentemperatur, die den Sturm beeinflusst hat, kann wiederum weit davon entfernt geschehen sein. Auch solche Telekonnektionen konnten die Forscher nachweisen.

Gemessen werden Wellenhöhe und -periode durch Satelliten und Bojen. Weil die Daten nicht kontinuierlich vorliegen, verwenden die Wissenschaftler Klimamodelle, die anhand der Vor-Ort-Messungen geprüft werden.

Küsten in Gefahr

Wellenenergie und Küstenerosion

Küstenerosion greift fortwährend Infrastruktur wie Häfen und andere Bauwerke an und begünstigt den Transport von Sedimenten. Diese Dynamik ist ein natürlicher Prozess. Ständig wird an einer Stelle Material abgetragen und andernorts wieder angespült.

 

Nimmt die Wellenenergie zu, beschleunigt sich der Prozess jedoch. Auch bei Überschwemmungen spielen Wellen eine große Rolle.

 

Positive Auswirkungen gibt es lediglich für die wenigen Wellenkraftwerke – und eventuell freuen sich Surfer über kräftigere Wellen.

Die Wissenschaftler errechneten, dass die Wellen global gemittelt um 16 bis 48 Prozent höher werden könnten, je nach dem welches Szenario des Weltklimarates eintritt.

Besonders an Küsten, wo Menschen und der Ozean zusammenkommen, werden die Effekte sichtbar, sagt Studien-Koautor Fernando Méndez von der Universität von Kantabrien in Santander. "Unsere Resultate zeigen, dass Risikoanalysen, die die Veränderungen der Wellenleistung vernachlässigen und lediglich den Meeresspiegelanstieg als Treiber annehmen, die Folgen des Klimawandels möglicherweise unterschätzen und zu unzureichender oder schlechter Klimaanpassung führen."

Australiens Küsteningenieure sollten also einen Blick in diese Studie werfen.

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