Der Ozean am Puls des Klimawandels Lernmodul

EINLEITUNG: DER OZEAN AM PULS DES KLIMAWANDELS

Der Ozean steht selten im Rampenlicht, wenn von Klimawandel die Rede ist. Dabei macht er mehr als 70 % der Oberfläche unseres Planeten aus und ist für die Klimaregulierung nicht wegzudenken. Diese immense Wassermasse dient auch als Speicher von Treibhausgasen, die durch den Menschen in die Atmosphäre abgegeben werden und die Ursache des aktuellen Klimawandels darstellen.

Doch dieser so wertvolle Ozean ist verletzlich. Seine Funktionsweise hat sich durch den Klimawandel verändert. Sein Wasser erwärmt sich, wird sauer und der Meeresspiegel steigt an! Diese Störungen wirken sich auf die Biodiversität der Meere aus, beeinträchtigen jedoch auch den Menschen. Tatsächlich sind die menschlichen Gesellschaften vom Ozean abhängig, da dieser über zahlreiche Ressourcen verfügt. Der Anstieg des Meeresspiegels ist ebenfalls Grund zur Beunruhigung, wenn man bedenkt, dass 10 % der weltweiten Bevölkerung in Küstengebieten leben, die weniger als 10 Meter über dem Meeresspiegel liegen 1!

Der Ozean ist für unser Leben auf der Erde zwingend erforderlich, doch durch den Klimawandel ist er heute in Gefahr!

Der Ozean ist am Puls des Klimasystems. Auf regionaler Ebene reguliert er Temperaturen und Niederschläge und ist der bedeutendste Kohlenstoffspeicher der Erde.

WIE REGULIERT DER OZEAN DAS KLIMA?

Der Ozean absorbiert einen Teil der Sonnenenergie, die sich in Form von Wärme zeigt. Da die Sonneneinstrahlung am Äquator am stärksten und an den Polen am schwächsten ist, sinkt die Wassertemperatur, je weiter wir uns vom Äquator wegbewegen. Doch zahlreiche Strömungen, die die Ozeane der Welt durchqueren, bilden das sogenannte „Fließband-Phänomen der Ozeanströmung“ und bewegen die Wassermassen. Auf weltweiter Ebene transportieren diese Strömungen das aus den Regionen rund um den Äquator stammende warme Wasser bis zu den Polen und das aus den Regionen rund um den Nord- und Südpol stamende kalte Wasser bis zum Äquator. Da ein Teil der Wärme des Wassers wieder in die Atmosphäre abgegeben wird, trägt der Ozean dazu bei, die Lufttemperatur zu Land in seiner Umgebung zu regulieren.

[Infografik 1: Die großen Ozeanströmungen, Wärmeumverteiler auf weltweiter Ebene]

WARUM HEISST ES, DER OZEAN SEI EIN „KOHLENSTOFFSPEICHER“?

Ein Kohlenstoffspeicher ist ein natürliches oder künstlich angelegtes Reservoir, das den in der Atmosphäre enthaltenen Kohlenstoff speichert. Der Ozean stellt den bedeutendsten Kohlestoffspeicher der Erde dar, der etwa 13 mal so viel CO2 speichert wie die Atmosphäre, der Boden und die an Land wachsenden Pflanzen zusammen.

Diese Speicherung erfolgt durch zwei große Prozesse:

• biologisch: Genauso wie die an Land wachsenden Pflanzen absorbiert das Phytoplankton (Gruppe pflanzlicher Mikroorganismen, die im Wasser schwebend lebt) CO2 und gibt Sauerstoff ab

• physikalisch-chemisch: Bei dem permanenten Austausch zwischen der Oberfläche des Ozeans und der Atmosphäre wird ein Teil des CO2 absorbiert und im Wasser aufgelöst

[Infografik 2: Mechanismen der Kohlenstoffabsorption] 

Der Ozean speichert somit nicht nur mehr als 30 % der vom Menschen verursachten Treibhausgasemissionen (hauptsächlich CO2) 2, sondern produziert auch etwa die Hälfte des in der Atmosphäre enthaltenen Sauerstoffs. Wir verdanken dem Ozean also jeden zweiten Atemzug!

Der Ozean speichert einen Teil des von den Menschen ausgestoßenen Kohlenstoffs und liefert ihnen Sauerstoff.

Weil er eine entscheidende Rolle bei der Klimaregulierung spielt und dazu beiträgt, einen Großteil des – insbesondere durch menschliche Tätigkeiten – in die Atmosphäre ausgestoßenen Kohlenstoffs zu speichern, ist es so bedeutend, für die langfristige Gesundheit des Ozeans zu sorgen. Doch in der heutigen Zeit des Klimawandels ist diese lebenswichtige riesige Wassermasse bedroht.

KLIMAWANDEL – WAS IST DAS EIGENTLICH?

Die Entwicklung des irdischen Klimas, definiert als durchschnittliche Witterungsbedingungen (Temperaturen, Niederschläge, Sonnenschein, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit...), die über einen langen Zeitraum in einer bestimmten Region vorherrschen, ist ein natürliches Phänomen. Die Sahara beispielsweise war vor 15 000 Jahren keine Wüste! Damals war das Klima in dieser Erdregion viel regnerischer, sodass Graslandschaften und Seen das Landschaftsbild charakterisierten 3.

Allerdings unterscheidet sich der aktuelle Klimawandel von den Klimaveränderungen der Vergangenheit durch seine Schnelligkeit, die es in der Geschichte der Erde und dessen Entstehung noch nie gegeben hat. Hauptverantwortlich ist dafür tatsächlich der Mensch. Durch die Nutzung von fossilen Brennstoffen (Kohle, Erdöl, Erdgas) für ihre Entwicklung haben die menschlichen Gesellschaften den Gehalt der Treibhausgase in der Atmosphäre massiv erhöht.

[Infografik 3: Ursprung der an die menschlichen Tätigkeiten geknüpften Treibhausgasemissionen]

Die bedeutendste Auswirkung der veränderten Zusammensetzung der Atmosphäre besteht im Temperaturanstieg. Die Treibhausgase halten nämlich einen Teil der Infrarotstrahlung der Erde in der Atmosphäre zurück, was zur Erwärmung derselben beiträgt. Seit dem 19. Jahrhundert sind die Durchschnittstemperaturen um ein Grad angestiegen und es wird erwartet, dass zwischen 2030 und 2052 die globale Erwärmung 1,5 °C erreicht 4.

[Infografik 4: Der Treibhauseffekt trägt zur Erwärmung der Atmosphäre bei]

Mit dem Klimawandel, der durch die schnelle Erhöhung der Treibhausgasemissionen durch Menschenhand verursacht wird, gehen immer höhere Temperaturen auf der Erde einher.

WIE WIRKT SICH DER KLIMAWANDEL AUF DEN OZEAN AUS?

Der Ozean ist mit dem Klimasystem untrennbar verbunden. Wenn also ein Element dieses Systems verändert wird (in diesem Fall die steigenden Temperaturen), wirkt sich das unweigerlich auch auf den Ozean aus.

        1: Anstieg des Meeresspiegels

Aufgrund des ständigen Austausches zwischen Luft und Wasser führt die Erwärmung der Atmosphäre auch zu der des Ozeans.

Der Anstieg der Wassertemperatur des Ozeans wiederum führt zu einem Anstieg des Meeresspiegels. Der durchschnittliche Anstieg des Meeresspiegels im Laufe des 20. Jahrhunderts wird auf 10,7 cm geschätzt 5.

Für diesen Anstieg sind zwei Phänomene verantwortlich:

• Die Eisschmelze: Der Temperaturanstieg führt zum Schmelzen der Eisberge (polare Eiskappen und Gletscher). Dadurch gelangt zusätzliches Wasser in den Ozean, seine Wassermasse vergrößert sich also und folglich steigt der Meeresspiegel an.

• Die Wärmeausdehnung: Je wärmer das Wasser ist, desto mehr Volumen nimmt es bei gleichbleibender Wassermenge ein, da die der Wärme ausgesetzten Moleküle dazu neigen, sich zu bewegen und sich voneinander weg zu entfernen.

[Infografik 5: Die globale Erwärmung verursacht den Anstieg des Meeresspiegels]

Im 20. Jahrhundert ist der Meeresspiegel um 10,7 cm angestiegen.

        2: Versauerung des Ozeans 

Der Anstieg der vom Ozean absorbierten Menge an CO2 aufgrund der vom Menschen verursachten Emissionen führt zu einer Veränderung der chemischen Zusammensetzung des Ozeans, insbesondere zu einer Senkung seines pH-Wertes. In diesem Zusammenhang wird auch von Versauerung gesprochen.

[Infografik 6: Der Versauerungsprozess des Ozeans]

WELCHE BEDEUTENDEN AUSWIRKUNGEN HAT DAS FÜR DIE MEERESLEBEWESEN?

Die Erwärmung des Ozeans führt zu einer Störung der Meeresökosysteme. Gewisse Arten sind vom Aussterben bedroht, während andere dazu neigen, sich zu vermehren. Des Weiteren müssen zahlreiche Arten abwandern, da sich die Eigenschaften des Wassers in ihrer Herkunftsregion geändert haben. Somit ist das gesamte lokale Ökosystem in Gefahr!

HUMMER WANDERN AB

Im Wasser der Nord-Ostküste der USA leben zahlreiche Hummer. Doch der Klimawandel führt zu einem Temperaturanstieg des Meereswassers in dieser Region, was diese Tiere stört. Da das Wasser, in dem sie leben, zu warm für sie geworden ist, wandern die Hummer mit einer Geschwindigkeit von 70 Kilometern pro 10 Jahren nach Norden ab. Deshalb finden sich im Sankt-Lorenz-Golf in Kanada immer mehr Hummer 6.

Andere Arten hingegen sind durch die Versauerung des Ozeans bedroht. Wenn das Wasser zu sauer ist, können manche Meerestiere ihre Schalen oder Kalkgerüste nicht mehr richtig bilden. Sind diese Arten geschwächt, so kommt es zu einer Störung des gesamten Ökosystems, in dem sie leben, da sie häufig eine wesentliche Rolle in der Nahrungskette spielen!

KORALLENRIFFE BEDROHT

Korallenriffe sind komplexe Ökosysteme, die aus einer Anhäufung von Kalkgerüsten von Meerestieren bestehen. Sie zeichnen sich durch ihre extrem große Artenvielfalt aus, da sie etwa ein Drittel aller heute bekannter Arten beherbergen. Sie stellen jedoch auch ein fragiles Umweltgefüge dar, das durch die Versauerung des Ozeans bedroht wird. Denn wenn das Wasser saurer wird, können die Organismen, aus denen das Riff besteht, ihr Kalkgerüst nicht mehr bilden und das lässt die Größe des Riffs schrumpfen. Zudem sehen sich die Korallen durch den Anstieg der Wassertemperatur des Ozeans bedroht. Wird das Wasser zu warm, so bleichen die Koralle aus und sterben schließlich. Weltweit wurden bereits 19 % der Korallenriffe zerstört und 15 % sind schwer beschädigt 7.

Die Erwärmung und Versauerung des Ozeans stellen eine Bedrohung für die Biodiversität der Meere dar.

WELCHE BEDEUTENDEN AUSWIRKUNGEN HAT DAS FÜR DEN MENSCHEN?

        1: Anstieg der Gefahren im Küstengebiet

Der Anstieg des Meeresspiegels erhöht die Gefahren in Küstengebieten:

• Erosionsgefahr: Je mehr Fläche des Erdballs der Ozean gewinnt, desto höher die Wahrscheinlichkeit, dass er Sand abträgt (an sandigen Küsten) oder die Felsen schwächt, wodurch die Gefahr von Erdrutschen (an Felsenküsten) ansteigt. Dieses Phänomen der Erosion führt zu einem Rückgang des Küstenabschnitts in zahlreichen Regionen der Erde.

• Überflutungsgefahr: Steigt der Meeresspiegel an, so werden die Gebiete, die sich in etwa auf Höhe des Meeresspiegels befinden, immer öfter überflutet.

[Infografik 8: Erosions- und Überflutungsgefahren]

Manche Gebiete sind durch dieses Risiko besonders stark bedroht. Es handelt sich um Gebiete, die aufgrund ihrer natürlichen Eigenschaften (Lage nahe der Höhe des Meeresspiegels oder darunter) dem Anstieg des Meeresspiegels besonders stark ausgesetzt sind und zahlreiche Herausforderungen bündeln (hohe Bevölkerung, Vorliegen zahlreicher Wirtschaftstätigkeiten oder sonstiger Elemente mit starkem Vermögenswert usw.). Die Gefahr ist umso größer, wenn die jeweilige Bevölkerung über wenige Lösungen verfügt, um sich anzupassen, wie etwa auf kleinen Inseln, auf denen die Möglichkeiten des Rückzugs ins Landesinnere begrenzt sind. Das ist beispielsweise auf Kiribati der Fall. Der Inselstaat im Pazifik sieht sich durch den Anstieg des Meeresspiegels stark bedroht und dessen Regierung beginnt, die Migration einiger Bewohner vorzubereiten 8.

DIE NIEDERLANDE UNTER WASSER ?

Die Niederlande tragen ihren Namen zu Recht! Denn ein Viertel des Hoheitsgebiets und 9 Millionen Bewohner befinden sich unterhalb des Meeresspiegels. Seit dem Mittelalter wusste das Land, sich an diese Lage anzupassen, indem Schutzbauten wie etwa Deiche errichtet wurden. Doch mit dem Anstieg des Meeresspiegels steigt die Überflutungsgefahr an, und manchmal reichen diese Schutzvorrichtungen nicht aus. Die Niederlande investieren Millionenbeträge, um ihre Deiche zu verstärken, aber auch, um neue Arten des Schutzes zu entwerfen. Die Entwicklung von Hausbooten etwa lässt auf den Willen schließen, ein Leben im Einklang mit dem Ozean zu erlernen, statt sich unentwegt von diesem abzuwehren  9.

        2: Klimawandel

Da der Ozean das Klima reguliert, wirkt sich jegliche Änderung der Funktionsweise des Ozeans unweigerlich auch auf das Klima aus. Der Anstieg der Wassertemperatur bringt die großen Ozeanströmungen durcheinander, was wiederum zu einem Klimawandel auf lokaler Ebene führt.

KÄLTEEINBRUCH ÜBER EUROPA?

Obgleich auf weltweiter Ebene eine Tendenz zur Erderwärmung besteht, kann der Klimawandel auf lokaler Ebene den gegenteiligen Effekt haben, insbesondere, weil dieser die großen Ozeanströme durcheinanderbringt, die die Temperaturen zu Land teilweise bestimmen, wie etwa der Golfstrom. Diese warme Strömung, die den Atlantik durchquert, sorgt für das milde Klima in Westeuropa. Doch der Klimawandel führt zu einer Verlangsamung dieser Strömung, was wiederum langfristig zu einem Abkühlen des Klimas in Europa führen kann 10.

        3: Beeinträchtigung menschlicher Tätigkeiten

Die durch die Erwärmung und Versauerung des Ozeans verursachten Änderungen der Biodiversität der Meere haben auch Konsequenzen für den Menschen. Sie wirken sich auf die Fischerei aus, die bedeutendste Lebensmittelbeschaffungsquelle der Bewohner einiger Regionen. Sie können sich aber auch auf den Tourismussektor auswirken, indem Aktivitäten wie das Tauchen beeinträchtigt werden. Und schließlich können sie die Pharmaindustrie beeinflussen, da bestimmte Meereslebewesen für die Herstellung von Medikamenten eingesetzt werden.

Der Ozean und das Klima sind untrennbar miteinander verbunden, ebenso wie ihre Funktionsweise. Dadurch verändert der aktuelle Klimawandel das Gleichgewicht der Meeresumwelt. Die Wassertemperatur und der Meeresspiegel steigen an. Das hat unmittelbare Konsequenzen für die Biodiversität der Meere, aber auch für den Menschen, der die Ressourcen des Ozeans nutzt und der sich in den Küstengebieten niedergelassen hat und dort stark verwurzelt ist.

WELCHE LÖSUNGEN GIBT ES, UM DEN KLIMAWANDEL ZU BEGRENZEN, DER DEN OZEAN HEUTE BEDROHT?

Auf das Klima selbst haben wir keinen direkten Einfluss. Allerdings können die Gesellschaften ihre Treibhausgasemissionen reduzieren und dadurch die Erderwärmung begrenzen. Das funktioniert, indem sie ihr Produktions- und Konsumverhalten ändern. Das geschieht durch politische Entscheidungen (wie etwa zur Entwicklung öffentlicher Verkehrsmittel oder zur Förderung erneuerbarer Energien), aber auch durch das Engagement der Unternehmen, die umweltschonender produzieren können. Jedoch kann auch der Einzelne seinen Beitrag leisten und mit einfachen Mitteln den Klimawandel im Maße des ihm Möglichen eindämmen.

[Infografik 9: Aktionen, mit denen der Einzelne seine Auswirkung auf den Klimawandel begrenzen kann]

1. Nations Unies, « The Ocean Conference », New-York, 2017.

2. Bopp L., Bowler C., Guidi L., Karsenti E. et De Vargas C., « L’océan, pompe à carbone », Océan et climat, Fiches scientifiques, 2016. www.ocean-climate.org.

3. Kröpelin. S., Verschuren D., Lézine A.-M., Eggermont H., Cocquyt C., Francus P., Cazet J.-P. et al., « Climate-Driven Ecosystem Succession in the Sahara: The Past 6000 Years », Science 320, no 5877, 2008. https://doi.org/10.1126/science.1154913.

4. GIEC, « Global Warming of 1.5 °C. Summary for Policymakers. », 2018, report.ipcc.ch/sr15/pdf/sr15_spm_final.pdf.

5. Cazenave A. et Llovel W., « Contemporary Sea Level Rise », Annual Review of Marine Science 2, no 1, 2009, https://doi.org/10.1146/annurev-marine-120308-081105.

6. Princeton University, « Movement of Marine Life Follows Speed and Direction of Climate Change », ScienceDaily, 2018, https://www.sciencedaily.com/releases/2013/09/130912143629.htm.

7. Allemand D., « Les coraux et le changement climatique », Océan et climat, Fiches scientifiques, 2016. www.ocean-climate.org.

8. Longépée E., « Les atolls, des territoires menacés par le changement climatique global ? L’exemple de Kiribati (Pacifique Sud) », Géoconfluences, 2015. http://geoconfluences.ens-lyon.fr/informations-scientifiques/dossiers-thematiques/oceans-et-mondialisation/corpus-documentaire/Kiribati.

9. Gueben-Venière S., « De l’équipement à la gestion du littoral, ou comment vivre avec les aléas météo-marins aux Pays-Bas ? », Géoconfluences, 2015. http://geoconfluences.ens-lyon.fr/informations-scientifiques/dossiers-thematiques/risques-et-societes/articles-scientifiques/littoral-pays-bas.

10. Caesar L., Rahmstorf S., Robinson A., Feulner G. et Saba V., « Observed Fingerprint of a Weakening Atlantic Ocean Overturning Circulation », Nature 556, no 7700, 2018, https://doi.org/10.1038/s41586-018-0006-5.