Gedanken zum Meerespiegelanstieg für Laien

Die sich mehr und mehr abzeichnende Klimakatstrophe birgt für uns Küstenbewohner, neben immer weiter steigenden Temperaturen, Dürren, Artensterben und und und…. – vor allem ein Risiko. Den Anstieg des Meerespiegels. Der drohende Untergang.
Nun wird der Meerespiegel direkt, an Pegeln, sowie, aus dem Weltraum, von Satelliten gemessen. Fakt ist, er steigt und steigt.  Künftig, den Vorhersagen der Klimaforschern nach, immer schneller – was angesichts weiter abschmelzender Eismassen nicht verwundert – denn mehr Wasser führt in jedem Fall zu einem steigendem Pegel.

Meerespiegelanstieg – ganz einfach berechnet

Der Anstieg des Meerespiegels durch zusätzlichen Wassereintrag lässt sich eigentlich ganz einfach berechnen.
Außen vor bleiben dabei allerdings einige Dinge, die im Gesamtkontext eine gewichtige Rolle spielen, vor allem die thermische Ausdehnung des Wassers. Wärmeres Wasser dehnt sich aus, nimmt einen größeren Raum ein. Das Thema ist allerdings sehr komplex und nicht so einfach zu verstehen und vor allem nicht darzustellen. Dazu kommen Punkte wie die Ausdehung der Fläche durch Überflutung, tektonische Hebungen und Sekungen sowie die Kompression durch zunehmenden Druck. Auch die Anziehungskraft der Erde ist nicht an allen Orten gleich…
Aber wie auch immer. Es geht um eine Näherung, bedingt durch die Zufuhr vom Schmelzwasser.

Eiskörper der Erde

Die auf dem Landmassen der Erde aufliegende Eismasse hat ein Gesamtvolumen von fast 29,5 Millionen km³. Diese unvorstellbare Masse kann man sich am besten als einen Eiswürfel mit einer Kantenlänge von fast 310km vorstellen.
Den mit Abstand größten Anteil an dieser Eismasse, rund 89,5%, hat der Antarktische Eisschild.  Auf den Grönländischen Eisschild entfallen weitere 10%, die übrigen 0,5% vereinen sich auf diverse Eiskappen und Gebirgsgletscher. Würden diese Eismassen vollständig abschmelzen, stiege der Meerespiegel um über 70m an.

Wie viel Wasser ist nötig, um dem Meerespiegel um einen Millimeter steigen zu lassen?

Zunächst benötige ich einen mittleren Erdradius R_Erde. Für diesen verwendet ich den Wert des Referenzsystem WGS84 (u.a. von GPS genutzt.

R_Erde= 6.371.000,8 m

Das Volumen der Erdkugel, R_Erde beträgt demnach:

V_Erde = 3/4* π * R_Erde³

Nun vergrößere ich den Erdradius um 1mm, was den Anstieg des Meeresspiegels um diesen Betrag symbolisieren soll und berechne erneut das Volumen:

V_{Erde + 1mm} = 3/4* π * R_Erde³

Jetzt benötige ich die Differentz beider Volumen, V_{Anstieg Kugel}:

V_{Anstieg Kugel} = V_{Erde + 1mm} – V_Erde =  510.064.605.209,57 m³ = 510,06 km³

Wäre die Erdoberfläche vollständig von Wasser bedeckt , würde der Wert annähernd richtig sein. Da es aber auch Landmassen aufweist gibt, muss hier noch eine Korrektur erfolgen. Die Erdoberfläche besteht zu 70,7% aus Wasser, die übrigen 29,3% entfallen auf die Landfläche.
Entsprechend werden nur 70,7% von V_{Anstieg Kugel} benötigt um den Meerespiegel, global um 1mm ansteigen zu lassen:

V_{Anstieg Erde} = V_{Anstieg Kugel} *70,7% = 360.615.675.883,16 m³ = 360,615 km³

Für einen Millimeter globalen Meerespiegelanstieg sind also 360,615 km³ Wasser (Dichte mit 1g/cm³ angenommen) erforderlich.

Wie viel Eis muss für 1mm Meeresspiegelanstieg schmelzen?

Gefrorenes Wasser dehnt sich aus. Eis hat eine geringere Dichte als Wasser, da Gletschereis zusätzlich noch Lufteinschlüsse einhält, ist ein Wert von etwa 90% des Wasseräquivalentes anzunehmen.

V_{Anstieg Erde Eis} = V_{Anstieg Erde}  / 90% = 400.684.084.314,63 m³
= 400,68 km³

Um den Meerespiegel um 1mm global um einen Millimeter steigen zu lassen, müssen also 400,68 km³ Eis schmelzen. Dies entspricht in etwa einem Eiswürfel mit einer Kantenlänge von 7,4km.

Aktuell: Eisschmelze in Grönland 2019

In Sommer 2019 schmolz der Grönländische Eisschild besonders stark. Allein am 31. Juli schmolzen rund 10 Milliarden Tonnen Eis ₁₎.
10 Milliarden Tonnen Eis = 10 Milliarden Tonnen Wasser = 10km³. 0,03mm globaler Meeresspiegelanstieg an nur einem Tag. In Summe bedeutungslos, für einen einzigen Tag aber ziemlich viel.
Nehmen wir jetzt die Menge des Monats Juli. Dort sollen von der größten Insel der Erde 197 Millarden Tonnen Schmelzwasser ins Meer gelangt sein ₁₎. . Diese Menge entspricht einem Wasservolumen von 197km³, 0,55mm globalem Meeresspiegalanstieg – in nur einem Monat. Durschnittlich schmelzen an der Oberfläche ~300km³ – aber in einem ganzen Sommer ₂₎.

Der Massenverlust Grönlands belief sich nach Daten der Grace Satelliten₈₎ zwischen April 2002 und Juli 2019 auf 3581,18 Gigatonnen bzw. km³ (±44,14). Ein Meerespiegeläquivalent von 8,9mm.

Zum Massenverlust durch das Schmelzen summiert sich noch der Eisverlust durch das Kalben von Eisbergen (in Grönland ~240km³ pro Jahr ₂₎, was etwa  0,6mm Meerespiegeläquivalent entspricht) sowie durch subglaziales Schmelzen (~30km³₂₎) Schneefälle füllen diese Verluste zum Teil wieder auf (~520km³/Jahr). Durchschnittlich betrug der Massenverlust Grönlands in den letzten Jahren etwa 275km³₇₎ was etwa 0,6mm Meerespiegeläquivalent entspricht. Dazu kommt, Eis gibt es nicht nur in Grönland. Auch die Eismasse der Antarktis nimmt ab, vor allem aber schmelzen Gebirgsgletscher und Eiskappen im Rekordtempo.

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Quellen:

1)Der Tag an dem Grönland schmolz“ www.spektrum.de, extern
2)Mayer & Oerter, Die Massenbilanzen des Antarktischen und Grönländischen Inlandeises und der Charakter ihrer Veränderungen (extern)
3)Eisvolumen Aletschgletscher, myswissalps (extern)
4) Eisvolumen Alpengletscher, www.scinexx.de (extern)
5) Eisdicke und Volumen in Patagonien (extern)
6) Eisvolumen Grönland (extern)
7) Oerter, Über den Stand der Wissenschaft zu den Abschmelzprozessen auf Grönland und den möglichen Folgen
8) http://gravis.gfz-potsdam.de/greenland (extern)