Wie schmelzende Eisschichten und abgepumptes Grundwasser den Meeresspiegel lokal senken – und anderswo ansteigen lassen können

Stellen Sie sich vor, Sie stehen am Rand des antarktischen Eisschildes und blicken auf den Ozean, als das Eis in Ihrer Nähe sehr schnell zu schmelzen beginnt. Eine Flut von Schmelzwasser fließt ins Meer. Überraschenderweise beobachten Sie, wie der Meeresspiegel sinkt – nicht steigt.

Aber warum? Wenn wir an den Anstieg des Meeresspiegels denken, stellen wir uns einen gleichmäßigen Anstieg der Ozeane vor. Aber das Meer ist nicht wie ein Eimer Wasser. Es ist holprig und uneben. Die Schwerkraft spielt eine entscheidende Rolle. Wasser ist schwer. Und anders als Steine ​​bewegt sich diese enorme Masse leicht. Eis schmilzt, Schnee und Regen fallen, Flüsse fließen, Wasser verdunstet und bildet Wolken. Wenn Eis schmilzt, verlagert sich sein Gewicht vom Land zum Meer und wieder zurück.

Unser neue Forschungveröffentlicht in Geophysikalische Forschungsbriefenutzt Schwerkraftsensorsatelliten, um zu verfolgen, wie Veränderungen der Wasserspeicherung an Land unerwartete Schwankungen des Meeresspiegels verursachen können.

In diesem Jahrhundert hat das schnelle Abschmelzen von Eisschichten und Gebirgsgletschern den globalen Meeresspiegel um etwa 1,5 Millimeter pro Jahr ansteigen lassen. Das schmelzende Eis hat 75 % zur Gesamtzunahme der Ozeanmasse beigetragen. Die restlichen 25 % sind auf Veränderungen bei der Wasserspeicherung auf eisfreien Landflächen zurückzuführen. Dazu gehören Veränderungen bei der Wasserspeicherung in Staudämmen, der Wassernutzung durch Nutzpflanzen und Vegetation sowie die Entnahme von Grundwasser, das dann entweder verdunstet oder über Flüsse fließt und schließlich in den Ozeanen landet.

Veränderungen des lokalen Meeresspiegels sind nicht nur auf schmelzende Gletscher oder Eisflächen zurückzuführen. Jede Veränderung der Wassermasse an Land kann das Gleiche bewirken. Bei großen Überschwemmungen wird das Land schwerer, was seine Schwerkraft erhöht und einen vorübergehenden lokalen Anstieg des Meeresspiegels auslöst. Bei Dürren verliert das Land an Masse, die Schwerkraft lässt nach und der lokale Meeresspiegel sinkt.

Zu diesen kurzfristigen Auswirkungen kommt noch der langfristige Anstieg des Meeresspiegels hinzu, der durch das Abschmelzen Grönlands und der Antarktis verursacht wird, sowie die thermische Ausdehnung infolge der Erwärmung der Ozeane infolge des Klimawandels.

Welchen Einfluss hat der Wasseraustausch auf den Meeresspiegel?

Warum würde der Meeresspiegel in der Nähe der Küste der Antarktis sinken, wenn die Eisdecke schmilzt? Der Grund dafür ist die Schwerkraft.

Denken Sie an die Größe der antarktischen Eisdecke, die den Kontinent und die umgebenden Meere bedeckt. An ihrer dicksten Stelle ist sie fast 5 Kilometer hoch und wiegt unglaubliche 24 Millionen Milliarden Tonnen. Eine Masse dieser Größe übt eine Gravitationskraft auf den nahegelegenen Ozean aus, wodurch der Meeresspiegel höher wird, als wenn sie nicht da wäre. Aber wenn die Eisdecke schmilzt, verliert sie an Masse, wodurch die Anziehungskraft abgeschwächt wird. Infolgedessen wird die Masse des Ozeans weniger vom Eis angezogen und der nahe gelegene Meeresspiegel sinkt tatsächlich – während der weiter entfernte Meeresspiegel steigt.

Wasser wird ständig zwischen Land und Meer ausgetauscht. Dieser Austausch – durch Regen, Flüsse und Grundwasser – verändert den Meeresspiegel in weiter entfernten Gewässern und wirkt sich auf Küstenlinien weit über den Eintritts- oder Entnahmepunkt hinaus aus. Diese Schwankungen des Wasserspiegels folgen einem Vorhersagbares Muster während die Erde rotiert.

Dies bedeutet, dass der Anstieg des Meeresspiegels von Ort zu Ort und von Zeit zu Zeit unterschiedlich ausfällt, auch wenn das Eis aufgrund der globalen Erwärmung stetig schmilzt.

Wenn es zu einer plötzlichen Veränderung der Wasser- oder Eisspeicherung kommt, kann dies die Wasserströme im Ozean erheblich beeinflussen und bestimmen, wo der Meeresspiegel steigt oder fällt. Wenn beispielsweise die Eisschichten der Antarktis und Grönlands schmelzen, führt die Veränderung der Schwerkraft tatsächlich zu einem Rückgang des Meeresspiegels in den Polarmeeren, während der Meeresspiegel in Äquatornähe schnell ansteigt.

Unsere Forschung hat gezeigt, dass die Förderung von Grundwasser in eisfreien Regionen – den Kontinenten, auf denen die meisten von uns leben – an Orten wie Kuwait-Stadt den erwarteten Anstieg des Meeresspiegels durch das Abschmelzen der Eisschichten fast überdecken kann. Aber an Orten wie New York, weit entfernt von der intensiven Grundwasserförderung in Asien, wird der Anstieg des Meeresspiegels beschleunigt.

Von Wasser und Land

In eisfreien Regionen wird der lokale Meeresspiegel davon beeinflusst, was mit dem Wasser an Land passiert, sei es durch Veränderungen in Seen und Flüssen, durch die Bodenfeuchtigkeit während Dürren und Überschwemmungen oder durch eine übermäßige Entnahme von Grundwasser.

Wenn La Niña den Osten Australiens oder den Norden Südamerikas erreicht, bringt dieser Klimazyklus oft sintflutartige Regenfälle mit sich, die zu großen Überschwemmungen, Milliardenschäden und Verlusten von Menschenleben führen können. La Niña kann aber auch das Gravitationsgleichgewicht in Richtung Land verschieben.

In den Jahren 2010 und 2011 brachten aufeinanderfolgende La Niña-Ereignisse so viel Regen auf das Land, dass der globale Meeresspiegel fiel um ca. 5mm. Im dreifachen La Niña-Phänomen von 2020 bis 2023 verlangsamte der starke Niederschlag die Geschwindigkeit des globalen Anstiegs des Meeresspiegels erheblich.

Dadurch wird der klimabedingte Anstieg des globalen Meeresspiegels – wenn auch vorübergehend – gemindert.

Und was ist mit dem Grundwasser? In den meisten Teilen der Welt haben Entwicklungsdrang und Bevölkerungswachstum zu einem immer größeren Wasserbedarf geführt. Regionen in China und Indien sind Grundwassergewinnung mit einer Gesamtrate von rund 37 Milliarden Tonnen pro Jahrund übertrifft die natürliche Wiederauffüllungsrate bei weitem.

Diese übermäßige Grundwasserentnahme hat mit ca. 1 mm pro Jahrzehnt erheblich zum allgemeinen Anstieg des Meeresspiegels beigetragen. Paradoxerweise hat sie jedoch auch zu einem lokalen Rückgang des Meeresspiegels geführt, da durch unsere fleißigen Aktivitäten Wassermassen aus dem Untergrund auf die Felder und dann über die Flüsse ins Meer gelangen.

Wenn das Grundwasser erschöpft ist, verliert das Land an Masse und seine Gravitationskraft nimmt ab. Bisher hatte dies einen weitaus stärkeren Effekt auf den lokalen Meeresspiegel als der Anstieg durch das schmelzende Eis in der Ferne.

Natürlich muss das Wasser irgendwo hin. Eine nicht nachhaltige Nutzung des Grundwassers führt letztlich dazu, dass der Meeresspiegel anderswo steigt, und verstärkt den allgemeinen Anstieg durch das Abschmelzen von Eisflächen und Gebirgsgletschern.

Was hält die Zukunft bereit?

Unsere Forschung zeigt einen Grund auf, warum manche von uns die Auswirkungen der globalen Erwärmung und des steigenden Meeresspiegels noch nicht in vollem Umfang spüren: Sie werden durch die Entnahme von Grundwasser oder Klimazyklen wie La Niña überdeckt.

Die Übernutzung des Grundwassers hat in China verlangsamt aufgrund von politischen Änderungen, die seit Inkrafttreten der politischen Änderungen zu einem Mehrbedarf von rund 21 Milliarden Tonnen Wasser in diesen Regionen geführt haben.

Paradoxerweise wird sich dadurch der lokale Meeresspiegelanstieg beschleunigen, da die Grundwasserentnahme den Anstieg durch schmelzende Eisschichten nicht mehr ausgleichen kann. An entfernteren Küsten wird sich der Meeresspiegelanstieg jedoch verlangsamen, wenn weniger Grundwasser gefördert wird.

Gegenwärtig sind an manchen Orten die Auswirkungen der Grundwassernutzung und anderer Veränderungen an Land vergleichbar mit den Auswirkungen der Eisbildung. Die Veränderungen des Wassers auf unseren Kontinenten haben erhebliche Auswirkungen auf den lokalen Meeresspiegel.

Doch diese Veränderungen sind vorübergehender Natur und in ihrem Ausmaß begrenzt im Vergleich zu der großen Veränderung: dem beschleunigten Abschmelzen der Eisschichten über Grönland und der Antarktis.

Dieser Artikel wurde erneut veröffentlicht von Die Unterhaltung unter einer Creative Commons-Lizenz. Lesen Sie die originaler Artikel.