next stop greenland
Ich bin auf eine interessante Frage gestoen, auf die ich bislang keine Antwort gefunden habe.
Warum steigt der Meeresspiegel, wenn das die Polkappen abschmelzen?
Die naheliegendste Antwort: Der Meeresspiegel steigt, weil nach dem Abschmelzen mehr Wasser in die Meere gelangt. Das stimmt aber nicht. Er steigt aufgrund der thermischen Expansion des Meerwassers (mehr dazu spהter).
Stellen Sie sich mal vor, Sie kaufen bei Ikea einen Schrank. Sie erhalten ein riesiges Paket, das nur mit Mhe in Ihren Kofferraum passt. Trotzdem wrden Sie kaum auf die Idee kommen, den Schrank erst aufzubauen und dann ins Auto zu quetschen. Der Grund ist ganz einfach: Das Schrankpaket hat eine viel geringere Dichte als der fertig aufgebaute Schrank. Es nimmt schlicht weniger Platz ein.
Eisberge sind הhnlich wie aufgebaute Ikea-Schrהnke: Sie nehmen viel mehr Platz weg als im Grundzustand (im Falle des Eisberges: im flssigen Zustand).
Wer schon mal eine Flasche Wasser im Eisfach vergessen hat, kennt das Phהnomen: Wasser dehnt sich beim Gefrieren aus. (Eigentlich schon frher, nהmlich auf Grund der Anomalie des Wassers bereits ab einer Temperatur von 4 Grad Celsius). Eine bestimmte Menge Wasser nimmt also im gefrorenen Zustand mehr Volumen als im flssigen. Oder im grצeren Mastab gesprochen: Ein gefrorener Eisberg nimmt mehr Volumen ein als ein geschmolzener. (Das liegt daran, dass Eis eine Dichte von 0,9167 g/cm^3 hat, Wasser aber eine Dichte von 1g/cm^3).
Hm…. Schauen wir uns mal dieses Foto an:
Der berwiegende Teil des Eisbergs befindet sich unter Wasser. (Das Foto ist eine Photoshop-Bearbeitung, demnach drften die Proportionen nicht ganz stimmen). Ein Teil schwimmt aber ber der Oberflהche. Der Grund dafr ist das Archimedische Prinzip:
Die Auftriebskraft eines Kצrpers in einem Medium ist genauso gro wie die Gewichtskraft des vom Kצrper verdrהngten Mediums. (wikipedia.de)
Ein Eisberg schwimmt also oben, weil eine Auftriebskraft (nach oben) der Gewichtskraft (nach unten) entgegen wirkt. Gleichzeitig verdrהngt der Eisberg aber auch Meerwasser. Nהmlich exakt so viel, wie er unter Wasser Volumen einnimmt.
Ein Gedankenexperiment
Wir fllen ein Glas bis zur Hהlfte mit Wasser und messen des Wasserspiegel. Nehmen wir mal an, er betrהgt fnf Zentimeter. Jetzt schצpfen wir aus dem Wasserglas eine kleine Menge Wasser ab und machen einen Eiswrfel daraus, den wir zurck ins Glas werfen. Aufgrund der geringeren Dichte von Eis gegenber Wasser msste der Wasserspiegel im Glas ber 5 Zentimeter ansteigen! Merke: Die Menge Wasser im Glas hat sich nicht verהndert - aber ein Teil ist nun gefroren und nimmt deshalb mehr Volumen ein. Wenn der Eiswrfel wieder abtaut msste der Wasserspiegel wieder auf 5 Zentimeter fallen.
Meine berlegung
Wenn Eis mehr Platz einnimmt als Wasser, msste doch im Falle einer kompletten Eisschmelze der Meeresspiegel sinken?! Dem ist aber nicht so. Nach einer Studie des Potsdamer Institut fr Klimafolgenforschung von 2009 steigt der Meeresspiegel bis zum Jahr 2100 zwischen 60 und 200 Zentimeter an.
Grafik aus Vermeer & Rahmstorf 2009
Der Grund fr den Anstieg ist ganz einfach und hat mich dennoch berrascht, als ich ihn zum ersten Mal gehצrt habe: Der Meeresspiegel steigt nicht, weil mehr flssiges Wasser in die Meere gelangt. Sondern weil das im Vergleich zum Eis dunklere Wasser mehr Strahlung absorbiert und sich somit stהrker ausdehnt. Im Fachjargon heit das thermische Expansion.
Was ist da jetzt so interessant daran?
1.) Das Verhהltnis Eisvolumen / thermische Expansion
Was fהllt beim Anstieg des Meeresspiegels stהrker ins Gewicht: Die thermische Expansion von erhitztem Wasser oder das grצere Volumen von Eis? Offensichtlich ja ersteres, sonst wrde der Meeresspiegel nicht ansteigen, wenn die Polkappen schmelzen. Aber bei welcher Wassertemperatur kippt der Anteil? Kurz gesagt: Wie warm muss Wasser werden, damit es mehr Volumen einnimmt als Eis?
2.) Verdrהngt ein Eisberg wirklich mehr Wasser? Oder vielleicht sogar weniger?
Der wahre Anstieg des Wasserspiegels im Glas, der durch die geringe Dichte des Eiswrfels verursacht wird, kommt erst dann zum Vorschein, wenn man den Eiswrfel vollstהndig unter Wasser drckt. Nun schwimmen Eisberge aber auf dem Wasser. Das heit, ein Teil des Eisberges verdrהngt nicht Wasser sondern Luft und ist somit nicht am Anstieg des Meeresspiegels beteiligt.
Verdrהngt ein Eisberg auf Grund seines grצeren Volumens mehr Wasser als im flssigen Zustand? Oder weniger, weil ein Teil des Eisberges ber der Wasseroberflהche liegt und damit kein Wasser verdrהngt? Oder ist der Anteil ausgeglichen, weil sonst der Eisberg sinken wrde? Ist am Ende die thermische Expansion wirklich die einzige Schubkraft, die den Meeresspiegel ansteigen lהsst?
Ich bin ehrlich gesagt berfragt. Falls jemand Abhilfe wei, her damit!
Linktipp zum steric sea level rise
PIK-Studie: Schewe Lewermann
“Oceanic warming yields a steric sea level rise (SLR) of nearly 0.5 m for RCP8.5 by 2100” compared to the 1980-1999 average”
Klingt nicht viel, wenn man es mit den 60 bis 200 Zentimeter von oben vergleicht.
Glacial meltwater flows into Tasermiut fjord in south Greenland on a late September afternoon. The region’s 4,000-foot-high (1,200-meter-high) granite cliffs draw world-class rock climbers.
Photo by Peter Essick.
