Forschung 18.02.2005, 18:37 Uhr

Schwankungen der Erdschwere lassen die Weltmeere oszillieren

VDI nachrichten, München, 18. 2. 05 Nach dem verheerenden Tsunami in Asien ist der Klimawandel wieder ins Bewusstsein der Menschen gerückt. Einer der wichtigsten Indikatoren dafür ist der Meeresspiegel. Doch die Wissenschaft ist noch weit davon entfernt, die Vorgänge zu verstehen, die sich auf der Meeresoberfläche und in der Atmosphäre abspielen.

Wir wissen mittlerweile, dass der Meeresspiegel in den vergangenen 10 Jahren um rund 2 mm/Jahr gestiegen ist“, berichtet Wolfgang Bosch vom Deutschen Geodätischen Forschungsinstitut bei der Bayerischen Akademie der Wissenschaften.
Die Erkenntnis klingt simpel, wäre aber vor einigen Jahren noch nicht möglich gewesen. Aktuelle Veränderungen des Meeresspiegels, in der Vergangenheit nur an wenigen Pegelstationen messbar, lassen sich heute mit der radargestützten Höhenmessung, der sogenannten Satelliten-Altimetrie, sehr genau und nahezu global bestimmen.
Allerdings müssen dafür erst die mathematischen Voraussetzungen geschaffen werden. Denn die äußere Form der Erde gleicht eher einer Kartoffel, wird sie doch durch das Schwerefeld der Erde beeinflusst. Letzteres hängt von der Verteilung und Dichte der Materie im Erdinneren ab: An Stellen mit Massenüberschuss ist die Erdanziehung größer, was zu leichten Erhebungen führt.
An Orten mit weniger Masse ergibt sich eine Vertiefung. Deshalb beziehen die Geodäten (griech. Erdmesser) die Höhenangaben auf eine idealisierte Meeresoberfläche bzw. ihre Fortsetzung unter den Kontinenten, das so genannte Geoid – und schaffen sich damit eine Art Nullpunkt.
Anhand ihrer Messungen haben die Experten herausgefunden, dass beispielsweise an der Südspitze von Indien das Meer rund 110 m tiefer liegt, während es sich in der Nordsee um 50 m erhebt.
Aber nicht nur das; mit der Satelliten-Höhenmessung lässt sich die Veränderung des Wasserspiegels mit hoher zeitlicher Auflösung verfolgen, was zur Erkenntnis geführt hat: Der Ozean oszilliert im Jahresrhythmus. So weist die Nordhalbkugel im Spätsommer einen höheren Wasserstand auf als die Südhalbkugel.
Dieser Effekt dreht sich sechs Monate später wieder um. Dann hat der Süden einen höheren Pegel, während er im Norden wieder abgesunken ist. Dies sind Effekte, die die Forscher mit der unterschiedlichen Sonneneinstrahlung und der damit verbundenen Erwärmung der oberen Wasserschichten erklären.
Diese erst seit kurzem verfügbaren globalen Daten leisten einen wesentlichen Beitrag, um das Klima besser modellieren und die Wechselwirkungen zwischen Ozean und Atmosphäre verstehen zu können. Denn das Meer ist nicht nur ein Flüssigkeits- und Wärmereservoir, es wirkt auch als riesiges Förderband.
Dabei ergibt sich eine Reihe von Fragen: Wie viel Wasser zirkuliert, wie viel davon verdunstet, wie viel wird in Schnee und Eis gebunden? Zwar kommen natürliche Klimaschwankungen vor, doch die Wissenschaft ist alarmiert, dass die Eisdecke im Nordpolarmeer in den vergangenen 25 Jahren immer dünner geworden ist und dass die Gebirgsgletscher auf dem Rückzug sind.
Und neueste Messungen des British Antarctic Survey haben am Südpol ein Abschmelzen ungeahnten Ausmaßes ergeben. Ob diese Schneeschmelze auf den Klimawandel zurückzuführen ist, kann allerdings noch niemand mit Sicherheit sagen. „Wir müssen klären, wie der globale Wasserkreislauf funktioniert“, verdeutlicht Wolfgang Bosch und fügt hinzu: „Wir leben auf den Kontinenten, aber wir wissen über die dortigen Wassermassen zu wenig.“
Die internationale Forschergemeinde setzt hierbei auch auf die GRACE (Gravity Research and Climate Experiment)-Satelliten, die mit einem Abstand von 220 km hintereinander herfliegen und das Schwerefeld der Erde neu kartieren.
Dabei nutzen die Experten die Tatsache aus, dass die ungleichförmige Erdanziehung die Entfernung des Tandems zueinander beeinflusst: Die beiden baugleichen Himmelskörper werden – zeitlich versetzt – mal stärker, mal schwächer angezogen, was ihren Abstand zueinander verkürzt bzw. verlängert.
Diese Distanzänderungen können auf einige tausendstel Millimeter genau gemessen und somit auch geringe Massenunterschiede erfasst werden. Daraus lassen sich unter anderem Rückschlüsse über die Umlagerung von Wassermassen ziehen. Erste Ergebnisse zeigen beispielsweise, welchen jahresszeitlichen Schwankungen das Amazonas-Becken in Südamerika unterliegt.
„Um die Wasseraustauschprozesse zu verstehen, müssen wir andere Disziplinen mit einbeziehen“, sagt Bosch. Sein Institut ist an einem interdisziplinären Forschungsprojekt beteiligt, bei dem neben den Geodäten auch Hydrologen, Ozeanographen, Geophysiker und Glaziologen die dynamischen Vorgänge im Erdinnern untersuchen werden. Nun warten die beteiligten Institutionen auf finanzielle Unterstützung von der Deutschen Forschungsgemeinschaft.
EVDOXIA TSAKIRIDOU
 

Von Evdoxia Tsakiridou
Von Evdoxia Tsakiridou

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