Meeresspiegelanstieg bis 2100

Meeresspiegelanstieg bis 2100

Der Meeresspiegelanstieg der Zukunft ist eine sehr schwierig zu bestimmende Größe. In Abhängigkeit von den IPCC-Emissions-Szenarien und der daraus abgeleiteten Erwärmung lässt sich mit einiger Zuverlässigkeit der Anstieg durch die Ausdehnung des Meerwassers bestimmen. Für das A1B-Szenario gibt der IPCC einen Meeresspiegelanstieg von 21-48 cm an.1 Der Anteil der thermischen Ausdehnung wird dabei auf 70-75% geschätzt. Die Dynamik der Eisschilde ist nicht berücksichtigt.

Anstieg des Meeresspiegels bis 2100


Abb. 1: Anstieg des Meeresspiegels nach verschiedenen RCP-Szenarien17

Sterischer Meeresspiegelanstieg
Die Ausdehnung des Wasserkörpers der Ozeane wird auch in den nächsten Jahrzehnten zum Meeresspielanstieg beitragen. Nach den meisten Modellrechnungen wird sie im 21. Jahrhundert sogar der dominante Faktor sein und wird am Ende des Jahrhunderts je nach Szenario zwischen 2 und 4 mm pro Jahr betragen (gegenüber 1,5 mm/Jahr in den letzten 10 Jahren). Die Unterschiede zwischen den einzelnen Regionen sind dabei verhältnismäßig groß. Der Grund liegt nicht nur in der regional verschieden starker Erwärmung des Meerwassers, sondern auch in der Verringerung des Salzgehaltes in einigen Regionen sowie in der Änderung von Meeresströmungen. In einigen Gebieten wie z.B. dem Nordatlantik und Arktischen Ozean können die Salzgehaltsänderungen von ähnlicher Bedeutung sein wie die Temperaturerhöhung. Auch die prognostizierte Schwächung der nordatlantischen Zirkulation wird zu einem stärkeren Anstieg des Meeresspiegels führen.2 Eine Simulation am Max-Planck-Institut für Meteorologie nach dem IPCC-Szenario A1B zeigt, dass der sterische Meeresspiegelanstieg durch Erwärmung des Ozeans und Abnahme des Salzgehalts in manchen Regionen 26 cm bis 2100 und 65 cm bis 2200 betragen wird. Den stärksten Anstieg wird hiernach der Atlantik verzeichnen, da hier die Verringerung der Dichte durch Süßwasserzufuhr eine wichtige Rolle spielen wird. Dadurch wird der Unterschied zwischen dem mittleren Meeresspiegelniveau des Atlantiks und des Pazifiks, der gegenwärtig 78 cm beträgt, teilweise ausgeglichen.3

Sterische Veränderung des Meeresspiegelniveaus im Atlantik und Pazifik
Abb. 2:
Die sterische Veränderung des Meeresspiegelniveaus als Abweichung von der Veränderung des globalen Mittels zwischen 1950 und 2200 im Atlantik und Pazifik nach Modellberechnungen (IPCC-Szenario A1B)4

Gletscher und Eiskappen
Das Abschmelzen von Gletschern und Eiskappen wird zwar ebenfalls seinen Beitrag leisten, aber eindeutig begrenzt sein. Insgesamt beträgt das Volumen der Gletscher und Eisschilde auf der Erde 260 000 km3, die einem potentiellen Meeresspiegelanstieg von 0,65 m entsprechen.5 Da die Gebirgsgletscher besonders schnell abschmelzen, wird ihr Anteil am Meeresspiegelanstieg in den nächsten Jahrzehnten möglicherweise kurzfristig zunehmen, dann aber zunehmend geringer werden und wahrscheinlich noch in diesem Jahrhundert gegen Null gehen.

Grönland und Antarktis
Auch wenn es noch umstritten ist, ob das Abschmelzen der großen Eisschilde gegenwärtig die Hauptursache für den Meeresspiegelanstieg ist oder nicht, geht davon für die fernere Zukunft mit Sicherheit die größte Gefahr aus. Das zeigt schon der Blick auf den gewaltigen Meeresspiegelanstieg seit dem Höhepunkt der letzten Kaltzeit um 120 m, der fast vollständig durch das Abschmelzen der Eismassen auf den Kontinenten der Nordhalbkugel verursacht wurde, während die Ausdehnung des Meerwassers durch Erwärmung daran nur einen verschwindend kleinen Anteil hatte. Auch in den nächsten Jahrhunderten und Jahrtausenden wird bei anhaltender globaler Erwärmung das Abschmelzen Grönlands und von Teilen der Antarktis den Meeresspiegel zunehmend beeinflussen, während der Anteil durch Erwärmung des Ozeanwassers und der der Gletscher und Eiskappen immer geringer wird.

Im 21. Jahrhundert wird der Beitrag der Eisschilde am Meeresspiegelanstieg allerdings klein bleiben, vielleicht sogar aufgrund des Wachstums der antarktischen Eismasse negativ sein.6 Nach Projektionen von Eismodellen wird der Massenverlust des grönländischen Eisschildes durch Schmelzen und Kalben von Eisbergen einen durchschnittlichen Beitrag zum Meeresspiegelanstieg von 0,4 mm/Jahr leisten.7 Wegen der fehlenden Berücksichtigung der Eisdynamik ist dieser Wert möglicherweise deutlich zu gering.8

Anders als bei dem grönländischen Eisschild ergeben Modellrechnungen für die Antarktis für die nächsten 100 Jahre eine positive Massenbilanz durch zunehmende Akkumulation. Der Meeresspiegelanstieg bis 2100 durch das Abschmelzen auf Grönland wird dadurch in etwa ausgeglichen. Auch für die nächsten Jahrhunderte wird kein größerer Nettoverlust des antarktischen Eisschildes erwartet.9 Auch hier könnte die Eisdynamik entgegen den Modellrechnungen zu einem deutlich höheren Meeresspiegelanstieg führen. Risikostudien, die sehr unwahrscheinliche, aber nicht unmögliche Ereignisse mit katastrophalen Folgen untersuchen, gehen davon aus, dass ein Meeresspiegelanstieg von 5 m in 100 Jahren nur durch den Zerfall des westantarktischen Eises denkbar wäre.10

Für die folgenden Jahrhunderte und Jahrtausende ist nach heutigen Modellrechnungen allerdings wahrscheinlicher das Eis auf Grönland gefährdet. Bei einer länger anhaltenden Erwärmung von 3 oC und mehr wird danach der Eisschild über mehrere Jahrhunderte sich deutlich verkleinern. Da die Erwärmung in höheren Breiten sichtlich stärker ausfällt als im globalen Mittel, wird dieser Wert schon bei einem globalen Temperaturanstieg von 1,2 oC erreicht. Bei einer weiteren Erwärmung könnte der Eisschild nach manchen Modellrechnungen in den nächsten 3000 Jahren völlig verschwinden und einen Meeresspiegelanstieg von 7 m hervorrufen.11

Möglicher Meeresspiegelanstieg bis zum Jahre 5000 durch das Abschmelzen von Grönland
Abb. 3:
Modellberechnungen des globalen Meeresspiegelanstiegs durch Abschmelzen des Grönlandeises in Abhängigkeit von CO2-Stabilisierungsszenarien. Angenommen werden Szenarien, bei denen sich die atmosphärische CO2-Konzentration auf die angegebenen Werte in 200-400 Jahren stabilisiert.12

Zusammenfassung

Aussagen über den zukünftigen Meeresspiegelanstieg sind mit großen Unsicherheiten behaftet. Nicht nur, dass sie wie jede Klima"prognose" wegen der zugrundeliegenden Emissionsszenarien nur Entwürfe über mögliche Zukünfte darstellen. Sie sind darüber hinaus mit der sehr begrenzten Kenntnis bereits über das gegenwärtige Verhalten der Eisschilde in einem wärmeren Klima behaftet. Es mag daher durchaus legitim sein, die Beziehung von Temperatur- und Meeresspiegelanstieg im 20. Jahrhundert in die Zukunft zu projizieren. Falls dieses Verhältnis über die nächsten Jahrzehnte etwa gleich bleiben sollte, würde aufgrund der IPCC-Szenarien über den Temperaturanstieg im 21. Jahrhundert mit einem Anstieg des Meeresspiegels um 0,5 bis 1,2 m zu rechnen sein (vgl. Abb. 10).

Beobachteter und projizierter Meeresspiegelanstieg bis 2100
Abb. 4:
Beobachteter (schwarze Linie) und projizierter Meeresspiegelanstieg (farbige Linien) bei einem gleichbleibenden Verhältnis von Temperatur- und Meeresspiegelveränderung. B1 und A1Fl beziehen sich auf zwei Szenarien des IPCC. Dem grauen Bereich liegt ein Temperaturanstieg zwischen 1,4 und 5,8 oC zugrunde.13

Interessant sind in diesem Zusammenhang auch Studien über die Verhältnisse in der letzten Zwischeneiszeit vor 130 000 Jahren, dem Eem, als die Temperaturen ungefähr so hoch waren, wie sie für das Ende des 21. Jahrhunderts erwarten werden. Der Meeresspiegel lag damals um 4 bis 6 m über dem heutigen Niveau. Neben Grönland hat aller Wahrscheinlichkeit nach auch die Westantarktis dazu beigetragen. Modellrechnungen bis 2130 lassen für Grönland und besonders für die Antarktis eine deutlich stärkere Erwärmung als während des Eem erwarten, wofür u.a. die anderen Strahlungsverhältnisse, aber auch anthropogene Rußablagerungen auf dem Eis verantwortlich sind. Ein Meeresspiegelanstieg schon über die nächsten 130 Jahre von 1 m pro Jahrhundert allein durch den Beitrag der Eisschilde wird in diesem Zusammenhang durchaus für möglich gehalten.14

Das Klima im Eem (130 000 Jahre v.h.), heute und 2130
Abb. 5:
Durch Modelle berechnetes Klima im Eem (130 000 Jahre vh.), heute und 2130 (bei dem Vierfachen der vorindustriellen Kohlendioxidkonzentration)15

Für die Zeit bis 2300 hat der Wissenschaftliche Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (WBGU) nach Auswertung der aktuellen Literatur bei einer auf 3 oC begrenzten globalen Erwärmung eine vorsichtige Abschätzung des Meeresspiegelanstiegs vorgenommen. Danach wird der Anstieg bei 3 bis 5 m liegen. Daran sind Grönland und die Westantarktis mit jeweils 1-2 m beteiligt.

Geschätzter globaler Meeresspiegelanstieg bis 2300 bei 3 °C globale Erwärmung
Tab. 1:
Geschätzter globaler Meeresspiegelanstieg bis 2300 bei 3 oC globale Erwärmung16

Anmerkungen:
1. IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, Technical Summary, Table TS.6
1. IPCC 2007: The Physical Science Basis, Global Climate Projections, 10.6
3. Landerer, F.W., J.H. Jungclaus and J. Marotzke (2007): Regional dynamic and steric sea level change in response to the IPCC-A1B scenario, Journal of Physical Oceanography 37, 296–312
4. verändert nach Landerer, F.W., J.H. Jungclaus and J. Marotzke (2007): Regional dynamic and steric sea level change in response to the IPCC-A1B scenario, Journal of Physical Oceanography 37, 296–312
5. Dyurgerov, M. and Meier, M.F. (2005) Glaciers and the Changing Earth System: a 2004 snapshot, http://scholar.google.com/url?sa=U&q=http://instaar.colorado.edu/other/download/OP58_dyurgerov_meier.pdf
6. Cazenave, A. und R. Nerem (2004): Present-day sea level change: observations and causes. Reviews of Geophysics 42 (3), 139-150
7. Alley, R., P.U. Clark, P. Huybrechts and I. Joughin (2005): Ice-sheets and sea-level changes, Science 310, 456-460
8. Krabill, W., Hanna, E.; Huybrechts, P., Abdalati, W., Cappelen, J., Csatho, B., Frederick, E., Manizade, S., Martin, C., Sonntag, J., Swift, R., Thomas, R., Yungel, J. (2004): Greenland Ice Sheet: Increased coastal thinning, Geophys. Res. Lett., Vol. 31, No. 24, L24402 10.1029/2004GL021533; ähnlich: Alley, R.B., P.U. Clark, P. Huybrechts, and I. Joughin (2005): Ice-Sheet and Sea-Level Changes, Science 310, 456-460; Rignot, E., and P. Kanagaratnam (2006): Changes in the Velocity Structure of the Greenland Ice Sheet, Science 311, 986-990
9. Alley, R., P.U. Clark, P. Huybrechts and I. Joughin (2005): Ice-sheets and sea-level changes, Science 310, 456-460
10. Tol, R.S.J., M. Bohn, T.E. Downing, M.L. Guillerminet, E. Hizsnyik, R. Kasperson, K. Lonsdale, C. Mays, R. J. Nicholls, A.A. Olsthoorn, G. Pfeifle, M. Poumadere, F.L. Toth, A.T. Vafeidis, P.E. van der Werff, I.H. Yetkiner (2006): Adaptation to Five Metres of Sea Level Rise, Journal of Risk Research 9, 467-482
11. Alley, R., P.U. Clark, P. Huybrechts and I. Joughin (2005): Ice-sheets and sea-level changes, Science 310, 456-460; Gregory, J.M., P. Huybrechts, and S.C.B. Raper (2004): Threatened loss of the Greenland ice-sheet. Nature 428, 616
12. Verändert nach Alley, R., P.U. Clark, P. Huybrechts and I. Joughin (2005): Ice-sheets and sea-level changes, Science 310, 456-460
13. Verändert nach Rahmstorf, S. (2007): A Semi-Empirical Approach to Projecting Future Sea-Level Rise, Science 315, 368-370
14. Overpeck, J.T., B.L. Otto-Bliesner, G.H. Miller, D.R. Muhs, R.B. Alley, and J.T. Kiehl (2006): Paleoclimatic Evidence for Future Ice-Sheet Instability and Rapid Sea-Level Rise, Science 311, 1747-1750
15. Verändert nach Overpeck, J.T., B.L. Otto-Bliesner, G.H. Miller, D.R. Muhs, R.B. Alley, and J.T. Kiehl (2006): Paleoclimatic Evidence for Future Ice-Sheet Instability and Rapid Sea-Level Rise, Science 311, 1747-1750
16. Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2006): Die Zukunft der Meere - zu warm, zu hoch, zu sauer, Sondergutachten, Berlin, S. 33; auch als Download: http://www.wbgu.de/wbgu_sn2006.pdf
17. Quelle: IPCC (2013): Zusammenfassung für politische Entscheidungsträger. In: Klimaänderung 2013: Wissenschaftliche Grundlagen. Beitrag der Arbeitsgruppe I zum Fünften Sachstandsbericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S. K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (Hrsg.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. Deutsche Übersetzung durch ProClim, Deutsche IPCC-Koordinierungsstelle, Österreichisches Umweltbundesamt, Bern/Bonn/Wien, 2014.

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