Den Geheimnissen der Weltmeere auf der Spur

Vortrag des Fördervereins GIZ - Globale Erwärmung an Ozeanen nachweisbar

Von Alexander Neidhardt

Die Oberfläche unseres Planeten ist zum größten Teil von Ozeanen bedeckt, welche noch zahlreiche, unerforschte Geheimnisse bergen. Besonders auch die Geodäsie leistet bei der Erforschung einen wesentlichen Beitrag. Aus diesem Grund lud der Förderverein Geodätisches Informationszentrum Wettzell e.V. am vergangenen Donnerstag zu einem weiteren Vortrag, der sich speziell mit der Vermessung der Meeresoberfläche beschäftigte. Diesmal referierte Dr. Wolfgang Bosch vom Deutschen Geodätischen Forschungsinstitut (DGFI) in München zum Thema "Die Meeresoberfläche - Narbengesicht einer sich wandelnden Erde".

Dr. Wolfgang Bosch vor einer Animation über die zeitlichen Veränderungen der Meeresoberfläche

Dr. Bosch, der in Bonn Geodäsie studierte und beim DGFI über 10 Jahre hinweg als Berater der European Space Agency (ESA) für den Erderkundungssatelliten "Envisat" aktiv war, führte seine zahlreichen Zuhörer anhand Illustrationen aus dem Kinderbuch "Der Maulwurf Grabowski" langsam an die Thematik der Vermessung heran. Ein wichtiger Bereich ist hierbei die Höhenmessung, welche im Prinzip Auskunft darüber gibt, wohin das Wasser fließt. Vielen Anwesenden war es hierbei unbewusst, dass die dazu genutzten Lotmessungen nicht generell zum Erdmittelpunkt zeigen, sondern senkrecht auf einer Potentialfläche stehen. Diese orientiert sich an der Massenverteilung im Untergrund, da ja jede Masse auch Anziehungskräfte auf das Lot ausübt. So richtet sich der Wasserspiegel entsprechend dieser Flächen aus und weist so auch Berge und Täler auf.

Zum Vermessen dieser Variationen des Meeresspiegels können generell zwei Methoden eingesetzt werden. Bei der Pegelmessung wird vorwiegen in Häfen seit vielen Jahren der Pegelstand registriert. Dabei sind die jedem bekannten 12-stündigen und täglichen Gezeitenschwankungen aufgrund der Anziehungskräfte durch Mond und Sonne erkennbar. Interessant ist aber auch, dass es dazu noch jährliche Schwankungen gibt. Diese werden durch Erwärmung und damit Ausdehnung der oberen Wasserschichten über die Jahreszeiten hinweg verursacht. So gibt es bei uns in Nordeuropa im Herbst die höchsten Stände an den Küsten. Zu diesen regelmäßigen Veränderungen kommen jedoch noch weitere allmählich wirkende, unregelmäßige oder ungewöhnliche Effekte hinzu.

Die durch Pegelmesser erhaltenen Informationen sind jedoch relativ zum Land zu betrachten, wie Dr. Bosch ausführte, so dass sie nicht nur Veränderungen des Meeresspiegels angeben, sondern auch der festen Erde, an der sie montiert sind. Dieses Problem wird durch die Satellitenaltimetrie, dem zweiten Verfahren zur Vermessung der Wasseroberfläche, behoben. Dabei kreisen um die Erde zahlreiche Beobachtungssatelliten, wie zum Beispiel "Envisat", welche mit Radarimpulsen die Oberfläche abtasten. Anhand der reflektierten Echos lassen sich so wichtige Informationen ableiten. Aus der Laufzeit erhält man Informationen über die Entfernung und damit bei bekannten Satellitenbahnen auch Höhenangaben. Die rückgestrahlte Energie gibt Auskunft über die Wasserkräuselungen und damit über Windgeschwindigkeiten. Und die Signalform lässt Rückschlüsse über die Wellenhöhen zu.

Aus diesen Messungen sind Zentimeter genau die Veränderungen der Oberfläche ableitbar. Aufgrund der Ausrichtung des Wassers entlang von Potentialflächen bilden sich in den erhaltenen Bildern so auch die Beschaffenheiten des Meeresbodens und so der Tiefseegräben ab. Auch zeitliche Variationen werden sichtbar. Dabei ist es überraschend, dass es bei den Gezeiteneffekten auch Stellen in den Ozean gibt, welche davon unberührt bleiben (sog. Amphidrome). Über eine längere Beobachtungszeit hinweg werden lokale Zu- und Abnahmen erkennbar. So senkte sich der Meeresspiegel vor den Christmas Islands in den Jahren von 1992 bis 2002 um ca. 17 Millimeter pro Jahr.

Wolfgang Bosch zeigte abschließend dazu auch auf, dass mit der Altimetrie auch Natureffekte wie der El Nino oder der Tsunami vom Dezember 2004 in Sumatra sichtbar gemacht werden können und das obwohl letzterer auf offener See nur eine Veränderung von wenigen Zentimetern aufweist und erst in Küstenregionen zur zerstörenden Bedrohung wird. Vorhersagen seien aber dennoch aufgrund der geringen Satellitendichte unwahrscheinlich. Allerdings lässt sich eines mit Bestimmtheit nachweisen: Der globale Meerespegel nimmt jährlich um ca. 1,9 Millimeter zu. Dies ist vorwiegend durch die global wirkende Erwärmung verursacht.

Als Fortsetzung der Vortragsreihe wird am 21. April Peter Riese von der Starkenburg Sternwarte in Heppenheim in das Thema "Radioastronomie - Blick durch ein unsichtbares Fenster in das Weltall" eintauchen.

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