Forscher bestimmen Veränderung der Ozeanmasse

Je nach Jahreszeit schwankt die Masse aller Ozeane um drei Billiarden Kilogramm, was rund acht Millimeter Meeresspiegel entspricht.

Zu diesem Schluss kommen deutsche Ozeanographen und Geodäten der Helmholz-Gemeinschaft im Journal of Geophysical Research. Durch die Kombination von Satelliten- und GPS-Daten mit numerischen Ozeanmodellen gelang es ihnen erstmals, kurzfristige Veränderungen der Wassermasse in den Weltmeeren zu berechnen.

Diese entsprechen insgesamt einer siebeneinhalb Meter dicke Wassersäule über der Fläche Deutschlands.

Die Masse der Ozeane verändert sich ständig. „Die wichtigsten, jedoch noch am wenigsten verstandenen Faktoren dafür sind die Flüsse, daneben nehmen auch das Regenwasser in den Tropen, die Gletscherschmelze an den Polen sowie Schnee und Verdunstung Einfluss“, berichtet Studienautor Roelof Rietbroek vom GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) im pressetext-Interview. Wichtig ist die genaue Bestimmung dieser Schwankungen für bessere interaktive Modelle der Hydrologie und des Ozeans, sowie auch für die Bestimmung des menschlichen Einwirkens.

Wasser hebt Erde aus den Angeln

Verschiebt sich die Wassermasse vom Ozean auf das Land oder umgekehrt, treten dabei auch zahlreiche andere Effekte auf. „Blickt man vom Weltall auf unseren Planeten, so sieht man dass er sich durch die Änderung des Schwerpunktes selbst bewegt. Das Ausmaß dieses Effekts kann durch Satelliten und GPS-Stationen bestimmt werden“, so Rietbroek. In Bewegung sei durch den unterschiedlichen Wasserdruck auch der Meeresboden, der bis zu einem gewissen Grad elastisch ist und die Erde somit zu einer Waage macht.

Beide Umstände – die Veränderung der Schwerkraft wie auch die Elastizität – machten sich die Forscher zunutze. Zunächst kamen Daten der deutsch-amerikanischen Satellitenmission GRACE zum Einsatz, bei dem der Abstand von zwei sich hintereinander bewegenden Satelliten penibel bestimmt wird. Änderungen der Gravitation des überflogenen Gebietes machen sich dabei in der Flughöhe bemerkbar. Das Biegen des Meeresbodens unter der Wasserlast wurde hingegen durch die genaue Abstandmessung von festsitzenden GPS-Stationen untereinander erhoben.

Volumen, Temperatur und Salzgehalt entscheidet

Um die Masse der Ozeane und ihrer Schwankungen zu erheben, muss man viele Faktoren berücksichtigen. Am meisten gibt das Volumen den Ausschlag, für dessen Berechnung man Kenntnisse über die Topografie des Meeresbodens und die Höhe des Meeresspiegels braucht. „In der nördlichen Hemisphäre ist der Meeresboden besser bekannt als im Süden, wo viel weniger Schiffsrouten verlaufen“, erklärt Rietbroek. Entscheidend seien jedoch auch die Temperatur sowie der Salzgehalt des Wassers. Vergleicht man Masse und Volumsänderung, kann man auf die im Ozean gespeicherte Wärmemenge schließen.