Die Fortsetzung von Ian Angus‘ Untersuchung des ‚tödlichen Trios‘ von CO2-getriebenen Angriffen auf das Leben im Ozean. Teil Drei: Erwärmung der Ozeane und permanente Hitzewellen
Bis in die 1970er-Jahre wurde der konstante Energiefluss, den die Erde von der Sonne empfängt, durch die ins Weltall zurückreflektierte Wärme ausgeglichen, so dass sich das Gesamtenergieniveau des Planeten im Laufe der Zeit nicht sehr stark veränderte. Die Menge der einfallenden Sonnenenergie hat sich nicht verändert, aber steigende Konzentrationen von Treibhausgasen fangen immer mehr von der reflektierten Wärme ein und verhindern, dass sie die Atmosphäre verlässt. Klimawissenschaftler:innen nennen dies das Energieungleichgewicht der Erde.
Die überschüssige Energie ist nicht gleichmäßig im Erdsystem verteilt. Obwohl sich die globale Erwärmung normalerweise in erhöhten Lufttemperaturen ausdrückt, kann der Ozean tatsächlich viel besser Wärme speichern als die Atmosphäre – ein Grad der Erwärmung des Ozeans speichert über 1000 Mal so viel Wärmeenergie wie ein Grad der Erwärmung der Atmosphäre – daher ist es nicht überraschend, dass der Ozean den Großteil der überschüssigen Sonnenenergie aufgenommen hat. Nur sieben Prozent erwärmen die Luft und das Land und lassen Schnee und Eis schmelzen – 93 Prozent werden vom Ozean aufgenommen.[2]
Wissenschaftler:innen messen den Wärmegehalt des Ozeans in Joule – die Energiemenge, die benötigt wird, um ein Watt Energie für eine Sekunde zu erzeugen. In einem Bericht zu den neuesten Daten errechnet Lijing Cheng vom chinesischen Institut für Physik der Atmosphäre, dass die Zunahme des Wärmegehalts des Ozeans in den letzten 25 Jahren die Addition von 228 Sextillionen Joule Wärme erforderte – das sind 228 gefolgt von 21 Nullen.
„Das sind in der Tat eine Menge Nullen. Um es leichter verständlich zu machen, habe ich eine Berechnung gemacht. Die Atombombe von Hiroshima explodierte mit einer Energie von etwa 63.000.000.000.000.000 Joule. Die Wärmemenge, die wir in den letzten 25 Jahren in die Weltmeere eingebracht haben, entspricht 3,6 Milliarden Atombombenexplosionen von Hiroshima.“[3]
Das sind etwa fünf Hiroshima-Bomben pro Sekunde – und die Rate beschleunigt sich.
Seit 1987 hat sich der Ozean 4,5-mal so schnell erwärmt wie in den drei Jahrzehnten davor. Das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) geht davon aus, dass sich der Ozean bis 2100, selbst wenn die Emissionen erheblich reduziert werden, 2 bis 4 Mal so stark erwärmen wird wie seit 1970 – und wenn die Emissionen nicht reduziert werden, wird er sich 5 bis 7 Mal so stark erwärmen.[4]
Indem der Ozean immense Wärmemengen absorbiert und speichert, verzögert er die Auswirkungen des Energieungleichgewichts der Erde auf das globale Klimasystem. In den Worten des Ozeanographen Grant Bigg agiert der Ozean „wie ein riesiges Schwungrad für das Klimasystem, das den Wandel moderiert, ihn aber verlängert, sobald der Wandel beginnt.“[5] Der Preis, der für diese Speicherung und Verzögerung bezahlt wird, ist rekordverdächtige Meereswärme, die das größte Ökosystem der Welt auf vielfältige Weise stört.
Seit 2010 ist der Atlantische Ozean heißer als jemals zuvor in den letzten 2900 Jahren.
Die Arktis erwärmt sich zwei- bis dreimal so schnell wie der Rest der Welt. Das sommerliche Meereis könnte bis 2035 vollständig verschwinden.
Der Meeresspiegel steigt, bedroht die Küstengemeinden und zerstört empfindliche Sumpfgebiete. Abhängig vom Emissionsniveau werden die Ozeane bis 2100 zwischen 0,5 und 2,0 Meter höher sein als heute.
Wärmeres Wasser enthält weniger Sauerstoff, wodurch viele Fischarten schrumpfen werden. Eine kürzlich durchgeführte Studie fand heraus, dass sich die maximale Körpergröße durchschnittlich um fünf Prozent verringert, wenn die Wassertemperatur um 1,0ºC ansteigt.
Die Wanderung der Tiere in Richtung der Pole geschieht im Ozean viel schneller als an Land. Die Artenvielfalt im Meer in tropischen Gebieten nimmt ab, und die Nahrungsnetze in kühleren Gebieten werden durch das Eindringen neuer Arten unterbrochen.
Die Populationen von Organismen, die nicht migrieren können, schrumpfen. Die Hälfte der Korallen in Australiens Great Barrier Reef sind tot.
Hurrikane und Tornados, die sich über wärmerem Wasser bilden, neigen dazu, stärker, nasser und zerstörerischer zu sein. Klimamodelle zeigen, dass bis 2100 die Anzahl der Stürme der Kategorie 5 weltweit um 85% und im Atlantik um 136% zunehmen wird.
Permanente Hitzewellen
Die meisten Klimaprognosen betonen langfristige Veränderungen des globalen Durchschnitts. Das sind wichtige Metriken, aber sie können irreführend sein, wenn der Durchschnitt schwerwiegende kurzfristige oder regionale Veränderungen und Ereignisse verdeckt. Zum Beispiel, obwohl sich die Klimaverhandlungen auf zukünftige globale Durchschnittstemperaturen konzentrieren, nehmen regionale Hitzewellen mit atmosphärischen Temperaturen, die viel höher sind als die historischen Durchschnittswerte, bereits an Intensität, Häufigkeit und Dauer zu.[6]
Dasselbe geschieht im Ozean.
Allein der Gedanke der marinen Hitzewellen ist neu: der Begriff selbst tauchte erstmals 2011 auf, in einem Regierungsbericht über „eine große Temperaturanomalie“, in dem „die Wassertemperaturen vor der südwestlichen Küste Westaustraliens auf beispiellose Niveaus stiegen.“[7] Noch 2015 hatten nur fünf Artikel in englischsprachigen wissenschaftlichen Zeitschriften marine Hitzewellen im Titel, aber 2019 waren es 92 – ein Anstieg, der das widerspiegelt, was die Zeitschrift Nature kürzlich sagte: „das Erscheinen einer völlig neuen Teildisziplin: das Studium der marinen Hitzewellen (MHW), diskrete Perioden ungewöhnlich warmer Temperaturen im Ozean.“[8]
Das plötzlich wachsende wissenschaftliche Interesse an den Hitzewellen des Meeres ist kein Zufall. Es spiegelt eine wirkliche Veränderung des Meeresklimas in den letzten zwei Jahrzehnten wider: eine radikale Zunahme der Häufigkeit, Intensität und Dauer von Perioden, in denen die Wassertemperaturen viel höher als normal sind. Solche extremen Ereignisse können verheerende Auswirkungen auf die Ökosysteme der Ozeane haben: Organismen, die sich so entwickelt haben, dass sie in einem begrenzten Temperaturbereich leben, müssen sich anpassen, fliehen oder sterben, wenn dieser Bereich überschritten wird.
Die Hitzewellen des Meeres werden normalerweise als fünf oder mehr aufeinanderfolgende Tage definiert, an denen die Temperaturen an der Meeresoberfläche in den oberen zehn Prozent des 30-jährigen Durchschnitts der Region liegen. Unter Verwendung einer noch strengeren Definition – Temperaturen in den oberen ein Prozent – kam der IPCC kürzlich zu dem Schluss, dass seit 1982 die Meereshitzewellen „ihre Frequenz verdoppelt haben und länger anhaltend, intensiver und ausgedehnter geworden sind“ und „der beobachtete Trend zu häufigeren, intensiveren und ausgedehnteren MHWs … nicht durch natürliche Klimavariabilität erklärt werden kann.“[9] Klimawissenschaftler:innen der Universität Bern, Schweiz, berichten, dass „die Vorkommenswahrscheinlichkeiten der Dauer, Intensität und kumulativen Intensität der am häufigsten dokumentierten, großen und wirkungsvollen MHWs infolge des anthropogenen Klimawandels um mehr als das 20-fache zugenommen haben.“[10]
Im 21. Jahrhundert gab es besonders verheerende Hitzewellen im Mittelmeer (2003), im Golf von Bengalen (2010), in Westaustralien (2011), im Nordwestatlantik (2012), im Nordostpazifik (2013-2016), in der Tasmanischen See (2016) und in Neuseeland (2016). Alle hatten tiefgreifende und dauerhafte Auswirkungen auf das pflanzliche und tierische Leben. Vor den Küsten Westaustraliens und Tasmaniens zum Beispiel töteten hohe Temperaturen riesige Kelpwälder, die unzählige Fischarten beherbergten, und invasive Warmwasser-Seeigel übernahmen dann den Meeresboden und verhinderten das Nachwachsen von Kelp und anderen Pflanzen.
Die Hitzewelle 2013-2016 im Nordostpazifik war die bisher größte, längste und tödlichste MHW-Welle. Nach dem Science-Fiction-Film von 1958 erhielt sie den Spitznamen The Blob, und wie ihr Namensvetter, das Weltraummonster, wuchs sie schnell und zerstörte einen Großteil des Lebens, das sie umhüllte. Nachdem es sich im Herbst 2013 im Golf von Alaska gebildet hatte, breitete es sich in weniger als einem Jahr nach Süden bis nach Mexiko aus, wo es schließlich etwa 10 Millionen Quadratkilometer bedeckte und bis in 200 Meter Tiefe vordrang.
Nahrungsnetze, die Jahrtausende lang das Leben aufrechterhalten haben, brachen in beispielloser Hitze zusammen. Die Populationen von Phytoplankton, Copepoden, Krill und anderen kleinen hitzeempfindlichen Kreaturen nahmen ab, und Tiere, die diese Kreaturen normalerweise fressen, darunter über 100 Millionen Kabeljaue und Millionen von Seevögeln, verhungerten. Ebenso verhungerten Tausende von Seelöwen, als ihre Beute verschwand. Hunderte von Kilometern Seetangwälder verwelkten und starben. Hitze tötete 95% der Chinook-Lachseier im Sacramento-Fluss. Die größte giftige Algenblüte, die je gesehen wurde, setzte tödliche Neurotoxine frei und zwang die Muschel- und Krabbenfischerei von Vancouver Island bis Kalifornien zu schließen.
The Blob löste sich schließlich 2016 auf, aber intensive Hitzewellen im Meer beeinträchtigen weiterhin den Nordostpazifik. Die zweit- und drittgrößten marinen Hitzewellen, die jemals in diesem Gebiet beobachtet wurden, traten 2020 bzw. 2019 auf. Während ich dies schreibe, im Oktober 2020, umfasst der letzte Durchlauf 6 Millionen Quadratkilometer, im Vergleich zu 9 Millionen vor einem Monat.
Bis vor fünf Jahren konnte sich niemand vorstellen, dass eine marine „Temperaturanomalie“ ein Gebiet von der Größe Kanadas umfassen und über zwei Jahre andauern könnte. In der Vergangenheit hat sich die Forschung über den Klimawandel der Ozeane auf die Auswirkungen langfristiger Veränderungen der durchschnittlichen Wassertemperaturen konzentriert, aber jetzt, wie achtzehn führende Spezialist:innen auf diesem Gebiet schreiben, „zeichnen sich diskrete Extremereignisse als entscheidend für die Gestaltung der Ökosysteme ab, indem sie plötzliche und dramatische Veränderungen der ökologischen Struktur und Funktionsweise bewirken.“ Sie warnen davor, dass die Hitzewellen der Meere „sich mit dem anthropogenen Klimawandel wahrscheinlich noch verstärken werden [und] sich rasch zu starken Störfaktoren entwickeln, die in den kommenden Jahrzehnten ganze Ökosysteme umstrukturieren und die Bereitstellung ökologischer Güter und Dienstleistungen stören können.“[11]
Eine große Studie, die im Dezember 2019 veröffentlicht wurde, geht davon aus, dass die Größe und die Häufigkeit von Hitzewellen im Meer so stark ansteigen werden, dass viele Teile des Ozeans bis zum Ende dieses Jahrhunderts „einen nahezu permanenten MHW-Zustand“ erreichen werden. Die Forscher:innen gehen davon aus, dass, selbst wenn die Treibhausgasemissionen bis Mitte des Jahrhunderts sinken, bis 2100 etwa die Hälfte des globalen Ozeans 365 Tage im Jahr Hitzewellen erleben wird. Wenn die Emissionen nicht abnehmen, wird es bis 2100 in 90% der Ozeane permanente Hitzewellen geben, und über zwei Drittel davon werden der Kategorie IV angehören, der extremsten Stufe. (Zum Vergleich: The Blob, der die Ökosysteme in 10 Millionen Quadratkilometern des Pazifiks zerstörte, Millionen von Fischen, Vögeln und Meerestieren tötete und Millionen weitere verdrängte, war nur Kategorie III).
Es kann dann notwendig sein, neue Kategorien einzuführen, „die es erlauben, die Zunahme von ‚extremen Extremen‘ als Kategorie V, Kategorie VI, usw. zu identifizieren.“ Im Jahr 2080, wenn die Emissionen hoch bleiben, wird sich das Erdsystem in einer „Zeit befinden, in der sich das MHW-Klima gegenüber dem Bereich, den die Spezies zuvor erlebt haben, völlig verändert hat und ein qualitativ anderes Klima darstellt.“[12]
‚Elend im globalen Maßstab‘
An sich ist die Erwärmung der Ozeane eine große Bedrohung für die Stabilität des größten Ökosystems der Welt – aber die Erwärmung der Ozeane geschieht nicht „ganz von allein“. Das tödliche Trio aus Erwärmung der Ozeane, Sauerstoffverlust und Versäuerung sind alles Folgen der Unterbrechung des globalen Kohlenstoffkreislaufs. Das Verbrennen von riesigen Mengen an lange vergrabenem Kohlenstoff hat die Chemie der Ozeane verändert, das Wasser erhitzt und den Sauerstoff verdrängt. Diese Prozesse finden gleichzeitig statt und verstärken sich gegenseitig, wodurch der Ozean für Lebewesen, von Mikroben bis hin zu Walen, immer unwirtlicher, ja sogar tödlich wird.
Schlimmer noch, das tödliche Trio handelt nicht allein. Die Überfischung hat viele Arten ausgelöscht, und es wird vorhergesagt, dass die meisten Wildfischpopulationen bis 2050 zu 90% dezimiert sein werden. Schadstoffe, darunter Tonnen von Plastik, die im Wesentlichen ewig halten, vergiften das Meeresleben von den Küsten bis in die tiefsten Gräben. Abfließender Stickstoffdünger hat tausend oder mehr tote Zonen in Küstengewässern und Flussmündungen geschaffen. Offshore-Ölquellen laufen tödliche Kohlenwasserstoffe aus, und Bergbauunternehmen bereiten sich darauf vor, seltene Mineralien aus dem Tiefseeboden auszubaggern, wodurch einige der wenigen verbliebenen unbeschädigten Teile der Erdoberfläche zerstört werden.
Wie die Umweltgeologen Jan Zalasiewicz und Mark Williams schreiben, ist jetzt „eine umfassende Umgestaltung des marinen Ökosystems“ im Gange. Wenn das „Business as usual“ weitergeht, „werden durchdringende Veränderungen der physikalischen, chemischen und biologischen Randbedingungen des Meeres … die Erde und ihre Ozeane unumkehrbar und zum Schlechteren verändern.“[13]
Die Auswirkungen dieser Transformation wurden von der Agence France-Presse in ihrer Darstellung des IPCC-Berichts 2019 über die Ozeane zusammengefasst: „Dieselben Ozeane, die die menschliche Evolution genährt haben, sind bereit, das Elend auf globaler Ebene zu entfesseln, wenn die Kohlenstoffverschmutzung, die die Meeresumwelt der Erde destabilisiert, nicht gestoppt wird.“[14]
Anmerkungen & Quellen:
[1] Lijing Cheng et al., “Record-Setting Ocean Warmth Continued in 2019,” Advances in Atmospheric Sciences, February 2020.
[2] Kate S. Zaital, “Disrupting the Deep: Ocean Warming Reaches the Abyss,” Earth, March 8, 2018.
[3] Chinese Academy of Sciences, “Record-setting Ocean Warmth Continued in 2019,” News Release, January 14, 2020.
[4] Intergovernmental Panel on Climate Change, Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate (IPCC, 2019), 62.
[5] Grant R. Bigg, The Oceans and Climate, 2nd ed. (Cambridge Univ. Press, 2006), x.
[6] S. E. Perkins-Kirkpatrick and S. C. Lewis, “Increasing Trends in Regional Heatwaves,” Nature Communications11 (July 2020)
[7] A. Pearce et al., The “Marine Heat Wave” Off Western Australia During the Summer of 2010/11 (Western Australian Fisheries and Marine Research Laboratories, 2011)
[8] Mark R. Payne, “Metric for Marine Heatwaves Suggests How These Events Displace Ocean Life,”Nature 584 (August 8, 2020), 43.
[9] Intergovernmental Panel on Climate Change, Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate (IPCC, 2019), 67, 607.
[10] Charlotte Laufkötter, Jakob Zscheischler, and Thomas L. Frölicher, “High-impact Marine Heatwaves Attributable to Human-induced Global Warming,”Science 389 (September 25, 2020), 1621.
[11] Dan A. Smale et al., “Marine Heatwaves Threaten Global Biodiversity and the Provision of Ecosystem Services,” Nature Climate Change 9, no. 4 (March 04, 2019).
[12] Eric C. J. Oliver et al., “Projected Marine Heatwaves in the 21st Century and the Potential for Ecological Impact,” Frontiers in Marine Science 6 (December 2019). doi:10.3389/fmars.2019.00734).
[13] Jan Zalasiewicz and Mark Williams, “The Anthropocene Ocean in Its Deep Time Context,” in The World Ocean in Globalisation, ed. Davor Vidas and Peter Johan Schei (Leiden: Brill, 2011), 34.
[14] “Oceans Turning From Friend to Foe, Warns Landmark UN Climate Report,” Agence France Presse, August 29, 2019.