Die Ozeane sind nicht nur der artenreichste Lebensraum auf unserer Erde, ihre Meeresströmungen bestimmen auch das irdische Klima: Sie regulieren die Konzentration von Kohlendioxid in der Luft und arbeiten zugleich als physikalische und biologische „Kohlenstoffpumpen“. Forscher des Helmholtz-EOS untersuchen derzeit die komplexen Wechselwirkungen zwischen Ozeanen, Polareis und Atmosphäre. Damit wollen sie die Prognosen zum globalen Klimawandel verbessern und die bewohnten Küstenzonen in Zukunft besser vor Naturkatastrophen schützen.
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Es gibt sie warm oder kalt, nährstoffreich oder nahezu leblos, schnell oder langsam – Meeresströmungen bestimmen die Zirkulation des Wassers in den Weltmeeren. Der Motor von Golfstrom, Humboldtstrom und Co. ist das Wärmegefälle zwischen den Tropen und den eisigen Polarregionen. Schon länger ist bekannt, dass die Meeresströmungen als gigantische Wärmepumpen bei mittel- bis langfristigen Klimaschwankungen eine zentrale Rolle spielen. Doch die Berechnungen der komplexen Wechselwirkungen zwischen Ozeanen, Polareis und Atmosphäre gestalten sich nach wie vor schwierig.
Teamwork
An dieser Schwachstelle setzt das “Integrated Earth Observing System (EOS)” der Helmholtz-Gesellschaft an. Im Forschungsbereich „Eis und Ozean“ werden mit Unterstützung von GeoUnion-Trägergesellschaften Meeresspiegelschwankungen, Änderungen der globalen Eismassen oder die Gefährdung von Küstenzonen erfasst. Dazu arbeiten die großen deutschen geowissenschaftlichen Einrichtungen über ihre üblichen Institutsgrenzen hinweg zusammen. Erst diese beispiellose Kooperation ermöglicht einen reibungslosen Ablauf der Forschungen – von der Erhebung der Daten über deren Verarbeitung bis hin zur Umsetzung in entsprechende Ergebniskarten.
So ist im Forschungsbereich „Massenbilanz und Variabilität von Meer- und Inlandeis“ das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) für die boden-, schiffs- und flugzeuggestützten Messungen zuständig. Das Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) liefert mit seinen Satelliten die entsprechenden Radardaten und das GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) stellt die Altimetermessungen zur Verfügung. Eine ähnliche Arbeitsteilung erfolgt auch in den anderen Forschungsbereichen „Meeresspiegeländerungen“, „Ozeanische Dynamik und Primärproduktion“, „Atmosphärische Variabilität in Polargebieten“ und „Küstenzonen“.
Gletscherschmelze
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Im Focus der Wissenschaftler stehen beispielsweise die Veränderungen der großen Eisschilde Grönlands und der Antarktis. Denn das Abschmelzen oder Anwachsen dieser kontinentalen Gletscher nimmt nicht nur Einfluss auf die Höhe des Meeresspiegels, sondern auch auf die globale Zirkulation der Meeresströmungen. So hat ein steigender Meeresspiegel im schlimmsten Fall nicht nur direkte Auswirkungen auf die Menschen, die unmittelbar in Küstennähe leben. Vielmehr sind die Effekte auf das globale Klima und damit auch auf die Lebensverhältnisse weltweit nur schwer abschätzbar.
Würden die Gletscher von Grönland vollständig abschmelzen, so könnte dies rein rechnerisch sogar einen Anstieg des Meeresspiegels um bis zu sieben Meter verursachen, so Peter Lemke, Leiter der Sektion Regionale Zirkulation am AWI. Doch realistisch ist dieses Szenario seiner Ansicht nach nicht. Lemke geht vielmehr davon aus, dass in den nächsten einhundert Jahren der Meeresspiegel um zehn bis neunzig Zentimetern ansteigen wird. Aber allein dies hätte bereits fatale Folgen beispielsweise für die Niederlande, Bangladesch oder die tropischen Marshall-Inseln (Majuro), die schon heute wenigstens zum Teil unter oder nur wenige Meter über dem Meeresspiegel liegen.
Fernerkundung
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Um diese weitreichenden Folgen besser abschätzen zu können, werden durch die GeoUnion-Trägergesellschaften lokale Messergebnisse und umfangreiche Satellitendaten in speziellen Computerprogrammen zusammengeführt – mit wachsender Genauigkeit. So beobachten inzwischen die Spezialisten aus dem All sowohl die physikalischen als auch die biochemischen Zustände des Meeres: ob Wind, Seegang, Chlorophyllgehalt, Schwebstoffbelastung, Algenblüten oder Oberflächentemperaturen: es gibt kaum etwas, was die Sensoren von ENVISAT, SPOT, Terra/Aqua und Co. nicht erfassen könnten. Mit herkömmlichen luft- oder bodengestützen Messmethoden wäre dies gar nicht zu leisten.
Verbesserung der Auswertung
Doch trotz dieser enormen Datenfülle gibt es auch hier Verbesserungsbedarf. So arbeiten beispielsweise die Wissenschaftler des Helmholtz-EOS mit Hochdruck an der Verknüpfung der äußerst unterschiedlichen Satellitendaten zur Höhenbestimmung der Meeresoberfläche. Denn die Messwerte der fünf Spezialsatelliten, die die Wasseroberfläche ständig vermessen, sind leider bisher aufgrund verschiedener räumlicher und zeitlicher Messunterschiede kaum miteinander kombinierbar. Daraus ergeben sich Informationsverluste, die in Zukunft durch Abgleichung der Messstandards vermieden werden sollen.
Das Helmholtz-EOS betreibt allerdings nicht nur Forschung um der Forschung willen. Vielmehr steht die Umsetzung in handfeste und praktische Ergebnisse im Vordergrund. So hat sich das GKSS-Forschungszentrum Geesthacht zum Ziel gesetzt, auf Grundlage der zukünftigen Forschungsergebnisse ihre Gefährdungskarten der Küstenzonen zu verbessern. Mithilfe von Computermodellen möchten die Forscher mittelfristig Analysen erstellen, die potenziell gefährdete Regionen besser vor einem Meeresspiegelanstieg oder sogar Flutwellen schützen könnten.
(Helmholtz-EOS, 13.05.2005 – AHE)
