Der außerordentliche Professor Yoshi N. Sasaki, ein Spezialist für physikalische Ozeanographie, beschäftigt sich mit der Erforschung des Anstiegs des Meeresspiegels – insbesondere in den Küstengebieten Japans. Er sprach darüber, was er bisher über den Zusammenhang zwischen Meeresströmungen, Meeresspiegel und Klimawandel gelernt hat, auf welche Forschung er sich derzeit konzentriert und über den Reiz der Forschung, die numerische Modellierung zur Aufdeckung natürlicher Phänomene nutzt.
Unter Forschern ist die Ansicht weit verbreitet, dass der globale mittlere Meeresspiegel ansteigt. Die Frage ist jetzt nur: Um wie viel wird es steigen?
Die folgende Grafik zeigt den weltweiten durchschnittlichen Meeresspiegel mit Gezeitenmessdaten seit 1880 und Satellitendaten seit 1993. Sie zeigt, dass der Wasserspiegel im 20. Jahrhundert mit einer Rate von etwa 1,5 bis 2 Millimetern pro Jahr anstieg, jedoch um 1,5 bis 2 Millimeter pro Jahr schnellere Rate von etwa 3 Millimetern pro Jahr im 21. Jahrhundert. Es wird erwartet, dass diese Geschwindigkeit in Zukunft mit fortschreitender globaler Erwärmung weiter zunehmen wird.
Tatsächlich leben an der US-Küste, beispielsweise in Florida, viele Menschen auf Tiefland und der Meeresspiegel steigt schneller als in anderen Meeresgebieten. In solchen Gebieten wird bereits über Deichbau und Migration nachgedacht.
Forscher konzentrieren sich nun auf detaillierte Vorhersagen darüber, was wann, in welchen Gebieten und in welchem Ausmaß zu Veränderungen des Meeresspiegels führen wird.
Da es sich bei dieser Grafik um einen „globalen Durchschnitt“ handelt, ist die tatsächliche Situation an verschiedenen Standorten viel differenzierter, als dies allein erkennen lässt. Um dies zu klären, werden Simulationen mit numerischen Modellen durchgeführt.
Der Meeresspiegel ist die Summe mehrerer Faktoren
Der Anstieg des Meeresspiegels erfolgt nicht überall auf der Welt gleichmäßig, sondern variiert stark von einer Meeresregion zur anderen. Auch die Ursachen variieren zwischen globalen Veränderungen und Veränderungen in einigen Meeresregionen.
Weltweit gibt es im Durchschnitt zwei Hauptursachen für den Anstieg des Meeresspiegels. Die erste ist die thermische Ausdehnung des Meerwassers aufgrund der durch die globale Erwärmung verursachten Erwärmung. Der zweite Grund ist das Abschmelzen von Gletschern und Eisschilden aufgrund der globalen Erwärmung. Wasser, das zuvor als Eis an Land eingeschlossen war, fließt ins Meer, wodurch die Masse des Meerwassers zunimmt und der Meeresspiegel ansteigt.
15 Fragen an den Klimawandelforscher Dr. Yoshi N. Sasaki. Bildnachweis: Space Time für die Universität Hokkaido
Es gibt viele verschiedene Mechanismen, durch die sich der Meeresspiegel in verschiedenen Meeresregionen ändert. Um einige Beispiele zu nennen: Erstens Variationen in der Ozeanzirkulation. Aufgrund der Physik geostrophischer Strömungen ist der Meeresspiegel auf der Nordhalbkugel im Verhältnis zur Richtung der Meeresströmungen auf der rechten Seite höher und auf der linken Seite niedriger. Zweitens: Änderungen des Luftdrucks. Drittens: Veränderungen im Boden – der Boden sinkt und hebt sich, wodurch sich die Höhe des Küstenwasserspiegels verändert.
Mit anderen Worten: Um den Meeresspiegel in einem Gebiet vorherzusagen, muss eine Kombination dieser Faktoren berücksichtigt werden. Insbesondere können die Auswirkungen jedes dieser Faktoren addiert werden, um bis zu einem gewissen Grad den tatsächlichen Anstieg des Meeresspiegels abzuschätzen.
Natürliche Mechanismen mithilfe numerischer Modelle verstehen
Meine Forschung umfasst Computersimulationen unter Verwendung regionaler Ozeanmodelle der USA. Im Prinzip kann das Modell den Zustand des Ozeans reproduzieren, indem es ihn mit beobachteten Daten wie atmosphärischen Winden und Temperaturen füttert.
Wenn wir beispielsweise wissen, dass eine Änderung des Wasserstands durch Windschwankungen verursacht wird, können wir Vorhersagen über zukünftige Änderungen des Wasserstands treffen, indem wir wissen, wie die Winde in der Zukunft sein werden.
Obwohl ich einfach „Durch Windschwankungen“ gesagt habe, geht es darum, die Mechanismen der Natur zu verstehen. Für mich ist es etwas sehr Erfreuliches, das meine intellektuelle Neugier befriedigt.
Natürlich ist es kein einfacher Prozess. Modelle sind sehr komplex und um den Mechanismus zu verstehen, muss das Modell zunächst in der Lage sein, die Phänomene genau zu reproduzieren. Sobald dies erledigt ist, kann ein „einfacheres Modell“ entwickelt werden, das dieselbe Situation reproduziert und neue, in der Natur verborgene Prinzipien enthüllt. Wir müssen uns die Ergebnisse der komplexen Modelle ansehen, um das Wesentliche herauszufinden, was wichtig ist.
Als ich in den USA forschte, entdeckte ich einen neuen Mechanismus, der die Ozeanzirkulation veränderte. Für jemanden, der sich nicht damit auskennt, hätte es nur wie ein Diagramm ausgesehen, aber nachdem man sehr lange daran gearbeitet hatte, sah es plötzlich wie eine wichtige Information aus, die noch niemand zuvor gesehen hatte. Das ist der beste Teil der Forschung.
Wasserstandsschwankungen entlang der Küste Japans
Auch der Wasserstand an der japanischen Küste steigt derzeit an, aber es ist bekannt, dass er nicht das ganze 20. Jahrhundert hindurch anstieg – er erreichte um 1950 einmal seinen Höhepunkt und fiel dann.
Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass der Höhepunkt um 1950 von Windeffekten dominiert wurde. Insbesondere scheint es durch Schwankungen der Ozeanzirkulation verursacht worden zu sein, die auf Windschwankungen eines Tiefdrucksystems namens Aleuten-Tief zurückzuführen sind. Andererseits wurde festgestellt, dass der Anstieg in den letzten Jahren hauptsächlich auf die Auswirkungen von Hitze und anderen Faktoren an der Meeresoberfläche zurückzuführen ist.
Abschätzung der Auswirkungen von Taifunen und Sturmfluten
Es wird vorhergesagt, dass Taifune und außertropische Wirbelstürme in Zukunft stärker werden. Bisher wurde erforscht, wie sich der Meeresspiegel auf langfristigen Zeitskalen von einem Jahrzehnt oder mehr verändert, doch die Möglichkeit, dass kurzfristige Schwankungen, wie zum Beispiel Sturmfluten, große Schäden verursachen könnten, kann nicht ignoriert werden.
Um solche Auswirkungen abschätzen zu können, müssen wir genau wissen, wie sich Taifune und außertropische Wirbelstürme in Zukunft verstärken und wie sich dies auf den Meeresspiegel auswirken wird. Daran arbeite ich derzeit mit Studenten und wir hoffen, dass wir dieses Projekt auf den Weg bringen können.
Der Anstieg des Meeresspiegels ist ein Aspekt des weiteren Ozeans
Derzeit beträgt die Auflösung von Ozeanmodellen für Simulationen der globalen Erwärmung etwa 100 Kilometer und kann im besten Fall auf 10 Kilometer eingegrenzt werden. Dies mag für einige Meeresregionen ausreichend sein, für einige Topografien jedoch überhaupt nicht. Deshalb möchte ich detailliertere Modelle erstellen und Methoden wie Statistik und maschinelles Lernen zur Schätzung einbeziehen.
Andererseits besteht auch ein Konflikt zwischen wirksamen Maßnahmen und den wirtschaftlichen Aspekten. In den USA gab es beispielsweise sehr konkrete Diskussionen über die Kosten der Migration, um den Einfluss des Meeresspiegelanstiegs und die Kosten für den Bau von Deichen zu vermeiden, und was besser ist. Sobald man bestimmte Dinge weiß, liegt der Rest nicht mehr im Bereich der Wissenschaft, sondern im Bereich der Politik oder im Bereich der Gesellschaft. Es geht darum, wie viel Genauigkeit die Gesellschaft verlangt.
Ich selbst würde gerne auf das Thema Meeresströmungen zurückkommen und nach interessanteren und wichtigeren Phänomenen suchen, die durch Meeresströmungen verursacht werden, nachdem ich den Anstieg des Meeresspiegels erlebt habe. Ich denke, dass es immer noch viele interessante Phänomene gibt, die durch Meeresströmungen verursacht werden, wie zum Beispiel die Meereszirkulation. Mein Traum für die Zukunft ist es, die Mechanismen dieser Phänomene aufzuklären.