Philoclopedia
Die durch einen Meeresspiegelanstieg am stärksten gefährdeten europäischen Küstengebiete befinden sich im östlichen England, an den Nordseeküsten der Niederlande, Belgiens, Deutschlands und Dänemarks sowie in der Poebene Italiens. Aber auch die Ostseeküstengebiete sind an zahlreichen Stellen bedroht. 85% der Küstenzone (gerechnet bis 10 km landeinwärts) der Niederlande und Belgiens, etwa 50% der Küstengebiete Deutschlands, 30% der von Dänemark und 22% derjenigen Polens liegen unterhalb von 5 m über dem Meeresspiegel.[1] Nach Schätzungen sind in Europa bei einem Meeresspiegelanstieg um einen Meter 13 Millionen Menschen betroffen.[2]
1. Meeresspiegelanstieg bis 2 m
Das Gebiet rund um die Nordsee wird seit Jahrhunderten von Sturmfluten heimgesucht. Bekannte Sturmflutkatastrophen fanden in den letzten Jahrzehnten in den Niederlanden 1953 und in der Deutschen Bucht 1962 statt. Die betroffenen Staaten reagierten auf solche Katastrophen durch verbesserten Küstenschutz, der in nächster Zeit für einen Meeresspiegelanstieg um 2 m verbessert werden soll. Wichtig für eine erfolgreiche Anpassung wird nicht nur die Höhe, sondern auch die Geschwindigkeit des künftigen Anstiegs sein. Dabei können nicht alle Küstengebiete durch Deicherhöhungen geschützt werden, was insbesondere für Düneninseln wie z.B. Sylt gilt. Im Fall der nordfriesischen Insel Sylt konnte allerdings gezeigt werden, dass bei einer erwarteten Erhöhung des Meeresspiegels um ca. 50 cm bis 2050 und einer Zunahme der Sturmintensität um 10% im selben Zeitraum mäßige Steigerungen der vorzuspülenden Sandmengen ausreichen, um die Folgen eines erhöhten Meeresspiegels sowie der Extremereignisse auffangen zu können.[3] Der Fall Sylt ist beispielhaft für die europäischen Küstenzonen bei einem Meersspiegelanstieg von unter 1 m bis 2100, wie er von Klimamodellen allgemein projektiert wird: Die europäischen Staaten werden einem Anstieg in dieser Dimension begegnen können, ob durch Deicherhöhungen, Sandvorspülungen oder andere Küstenschutzmaßnahmen. In einigen Gebieten, wie etwa im Rhone-Delta, kann es aber auch schon bei einem mäßigen Meeresspiegelanstieg zur Aufgabe von küstennahen Landflächen kommen, weil sie als wenig schützenswert gelten.[4]
2. Meeresspiegelanstieg bis 5 m
Anders ist die Situation bei einem deutlich höheren Anstieg einzuschätzen. In der Klimaforschung werden verschiedene Extremszenarien diskutiert, deren Eintreten zwar sehr unwahrscheinlich ist, die aber mit erheblichen Folgen für natürliche Ökosysteme und die menschliche Gesellschaft verbunden wären. Solche Szenarien sind insbesondere der Zusammenbruch der Thermohalinen Zirkulation im Nordatlantik, die rapide Ausbreitung tropischer Krankheiten, eine starke Zunahme von Wetterextremen und eben ein Meeresspiegelanstieg um 5 m bis 2100 durch den Zerfall des Westantarktischen Eisschildes. Auch wenn das Eintreten eines solchen Ereignisses nach Expertenmeinung nur eine Wahrscheinlichkeit von 5% besitzt, macht es Sinn, dessen Folgen zu untersuchen, da es wegen der lückenhaften Kenntnisse über das Verhalten des Westantarktischen Eisschildes auch nicht ausgeschlossen werden kann.[5]
Im Einzelnen sind die Folgen eines 5m-Anstiegs für drei europäische Fallbeispiele, das Rheindelta, das Rhonedelta und die Ästuarmündung der Themse, untersucht worden. Das Rheindelta ist das ökonomische und soziale Zentrum der Niederlande und Heimat des größten europäischen Hafens, nämlich Rotterdams. In den Niederlanden ist die Absicherung vor Überflutungen ein über Jahrhunderte altes nationales Anliegen. Experten glauben daher, dass die niederländische Gesellschaft auch einem größeren Meeresspiegelanstieg durch höhere Deiche und andere Schutzmaßnahmen erfolgreich begegnen wird. Offen bleibt jedoch, ob soziale Entwicklungen in den nächsten Jahrzehnten - eine Schwächung des Staates durch wirtschaftliche Globalisierung, eine größere (globale) Mobilität der Eliten und eine stärkere Rolle von Immigranten - den Willen und die Fähigkeit zu einer derartigen nationalen Anstrengung unterminieren könnten.
Die Themse-Mündung ist weit weniger gefährdet als das Rhein-Delta, da sich um sie herum weniger tief liegende Gebiete befinden. Auf der anderen Seite liegt hier mit London eine der größten Städte der Welt, und Großbritannien besitzt weit weniger Erfahrung mit dem Küstenschutz als die Niederlande. Es wird daher durchaus die Möglichkeit gesehen, dass die englische Gesellschaft bei einem schnellen Meeresspiegelanstieg zu spät und zu unzureichend reagieren könnte und die betroffenen Gebiete eher aufgeben als verteidigen würde. Auch im Falle des Rhone-Deltas (Camargue) wird wahrscheinlich ähnlich reagiert. Zwar ist die Camargue seit 1859 eingedeicht, musste jedoch bei weitem nicht in dem Maße wie das Rhein-Delta vor Sturmfluten ständig geschützt werden. Zudem könnte der dünn besiedelte Landstrich als wenig schützenswert eingestuft und aufgegeben werden.
3. Einzelnachweise
1. Brooks, N., Nicholls, R. und Hall, J. M. (2006): Sea Level Rise: Coastal Impacts and Responses, Berlin
2. Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2006): Die Zukunft der Meere - zu warm, zu hoch, zu sauer, Sondergutachten, Berlin, S. 33; auch als Download
3. Daschkeit, A., H. Sterr (2005): Klimawandel und Küstenschutz: Hat Sylt eine Zukunft?- In: Glaeser, B. (Hrsg.): Küste, Ökologie und Mensch: Integriertes Küstenmanagement als Instrument nachhaltiger Entwicklung.- München, S. 267-291; auch Online
4. Paskoff, R.P. (2004): Potential Implications of Sea-Level Rise for France, Journal of coastal Research 20, 424-434
5. Vgl. Tol, R.S.J., M. Bohn, T.E. Downing, M.L. Guillerminet, E. Hizsnyik, R. Kasperson, K. Lonsdale, C. Mays, R. J. Nicholls, A.A. Olsthoorn, G. Pfeifle, M. Poumadere, F.L. Toth, A.T. Vafeidis, P.E. van der Werff, I.H. Yetkiner (2006): Adaptation to Five Metres of Sea Level Rise, Journal of Risk Research 9, 467-482
Gastbeitrag aus: Klimawiki
Siegfried Marquardt (Samstag, 17 Februar 2018 18:40)
Die Zeitdauer bis zum vollständigen Abschmelzen der Eiskappe der Antarktis
Über die Formel
t= R*M* D*k: γ*A, (1)
die durch Substitutionen gewonnen wurde, kann die Zeit t bis zum Abschmelzen der Eiskappe der Antarktis berechnet werden, wobei R die Gaskonstante (R=300 J/kg K), M die Masse (M= 6*1018 kg) der Luftschicht über die Antarktis bis in eine Höhe von 40 km, D die Dicke der Eisschicht (D=2,3 km), γ der Wärmeleitwert (λ=2 J/K*h*m), A die Fläche der Antarktis (A=14*106 km²) und k der Quotient aus der Fläche der Antarktis und der Oberfläche der Erde (5*108 km) darstellen. Der Quotient k beträgt also k=14: 500 = 0,028. Damit berechnet sich die Zeit bis zum vollständigen Abschmelzen der Polkappe der Antarktis
t = 300*6*1018* 3*0,028 h: 2*14*1012= 151*1018 h: 28*1012≈5,4*106 h ≈ 616 Jahre. (2)
Damit wird der Meeresspiegel alleine durch die Anstiegskapazität der Antarktis von insgesamt 90 m bis 2100 um
∆H= 90*80 m: 616 ≈11,69 m ≈ 12 m (3)
ansteigen.
Siegfried Marquardt, Königs Wusterhausen
Siegfried Marquardt (Samstag, 17 Februar 2018 10:19)
Der Anstieg des Meeresspiegels durch die Eisschmelze
Um es vorwegzunehmen: Von der Arktis geht keine allzu große Gefahr für den Anstieg der Weltmeere aus! Lediglich um 12 cm wird der Meeresspiegel ansteigen, wenn der Eispanzer der Arktis abgeschmolzen ist. Denn: Die Fläche der Arktis umfasst ca. 14 Millionen km² (von der Jahreszeit abhängig) und der Eispanzer ist lediglich im Durchschnitt D=3 m mächtig. Damit ergibt sich ein maximaler Anstieg ∆H von
∆H=V: A ≈ V: 0,71*4*π*6375² km² =14*106 km² *0,003 km : 3,6 *108 km²≈
42*10³km³: 3,6*108 km² ≈ 12*10-5 km= 12* 10-²m=0,12 m= 12 cm. (1)
Dies ist natürlich keine relevante Dimension für das Überleben der Menschheit, obwohl anderseits schon für das Ökosystem Arktis schon. Bei Grönland sieht es schon ganz anders und dramatischer aus: Durch das Abschmelzen der Gesamtfläche von A=1,7 Millionen km² des Eispanzers mit einer Mächtigkeit von D= 3 km, wird der Meeresspiegel bis auf
∆H=V:A= 1,7*106 km²*3 km: 0,71*4*π*6375²km² ≈ 5,1*106km³: 3.6*108 km² ≈
1,4 *10-² km = 14 m (2)
ansteigen. Diese Dimension von 14 m ist dann natürlich äußerst relevant für den Fortbestand der Menschheit bis in die fernen Küstenregionen. Und für die Antarktis ergibt sich ein Anstieg des Meeresspiegel bei einer Fläche von ebenfalls 14 Millionen km² wie die Arktis und einer Tiefe/Höhe des Eispanzer von durchschnittlich 2,3 km von
H=V:A ≈ 14*106km²*2,3 km: 0,71*4*π*6375²km² ≈ 32*106 km³: 3,6*108 km² ≈
9* 10-² km ≈ 90 m. (3)
Die Frage lautet nun, wann der Eispanzer von Grönland abgeschmolzen sein wird? Um diese Frage zu beantworten, muss man sich der physikalischen Formel zur Berechnung der Wärmeleitung bedienen! Diese Formel lautet
t=Q*D: (γ*A*∆T), (4)
wobei Q die Wärmemenge (in Joule), D die Stärke des Materials (in m), γ die Wärmeleitfähigkeit (in W/m*K*h= J/m*K*h), A die Fläche (in m²) und ∆T die Temperaturdifferenz (in K) darstellt. Es sollen folgende Dimensionen gelten: Q=1021 J; D=3 km; γ= 2 J/m*K*h (Wasser); A=1,7*106 km² und ∆T=20 K. Damit errechnet sich die Zeit t bis zum vollständigen Abschmelzen des Eispanzers von Grönland zu
t= 1021 J*h*3 km : (2 kJ/m*k*h *1,7*106 km²*20 K) = 1021*3 h: (68*106*10³*10³) =
3*1021 h : 6,8*1013 ≈ 4,4*107 h ≈ 5023 Jahre. (5)
Damit wird bis 2100 proportional berechnet der Meeresspiegel durch das Abschmelzen des Eispanzers bis 2100 von Grönland um
∆H=(80 a :5023 a)*14 m= 0,22 m=22 cm (6)
ansteigen. Der Eispanzer der Antarktis wird vollständig bis
t= 1021*h*2,3 km: (2*14*106*20 km²)=2,3*1021h: 560*1012=2,3*1021h: 5,6 1013 =
4 *107 h = 4384 Jahre (7)
Abgeschmolzen sein. Damit ergibt sich bis 2100 proportional ein Anstieg der Weltmeere um
∆H= (80:4384)*90 m = 1,64 m. (8)
In Summa ergibt sich somit durch die Eisschmelze bis 2100 ein Anstieg des Meeresspiegels um
H∑= 1,64 m+0,22 m= 1,86 m ≈ 2 m. (9)
Die größte Gefahr geht also von der Ausdehnung der Weltmeere für den Anstieg des Meeresspiegels aus!
P.S.: Dies war eine ganz konservative und vorsichtige mathematische Schätzung – es kann aber alles viel schneller vonstattengehen.
Siegfried Marquardt, Königs Wusterhausen
Siegfried Marquardt (Samstag, 17 Februar 2018 10:17)
Bis 2100 steigt der Meeresspiegel nicht um schlappe 65 cm, sondern um satte 16,5 m an!
Über die Analyse von gescannten Satellitendaten wollen die Wissenschaftler der amerikanischen Universität of Colorado in Boulder um den Geophysiker Steve Nerem herausgefunden haben, dass der weltweite Meeresspiegel bis 2100 auf rund 65 cm ansteigen wird. Dies stimmt einfach nicht! Bereits von 1960 bis zur Gegenwart ist der weltweite Meeresspiegel um rund 77 cm angestiegen, wie mathematisch-physikalische Berechnungen ergaben! Was zu beweisen wäre! Das veränderte Volumen bei einem Temperaturanstieg von ∆t errechnet sich zu
V= Vo (1+γ*∆t), (1)
wobei es sich bei Vo um das ursprüngliche Volumen, bei V um das veränderte Volumen und bei λ um den Volumenausdehnungskoeffizienten handelt. Den Meeresspiegelanstieg kann man nun aus der Differenz des Volumens V und des Volumens Vo, dividiert durch die Oberfläche O der Weltmeere errechnen. Es gilt also ganz allgemein für die Berechnung des Anstieges der Weltmeere
H= ∆V: O. (2)
Da
∆V= V-Vo = Vo (1+λ*∆t) – Vo (3)
gilt für
∆V= Vo*λ*∆t. (4)
Damit ergibt sich für den Meeresanstieg ganz allgemein
H= Vo λ*∆t: O. (5)
Der durchschnittliche globale Temperaturanstieg hat sich seit 1960 bis in die Gegenwart weltweit durchschnittlich um ca. 1 K erhöht. Damit ergibt sich bei einem Volumen der Weltmeere von 1,332 Milliarden km³, einer Oberfläche der Weltmeere von 362 Millionen km² und einem Volumenausdehnungskoeffizienten von γ= 0,21*10-³K-1 ein Anstieg der Weltmeere von 1960 bis in die Gegenwart von
H=1,33*109*0,21*10-³ km³: 362*108 km² ≈ 0,28*106 km³: 0,362*109 km² =
0,00077 km = 0,77 m=77 cm (6)
und nicht von 65 cm in erst 80 Jahren! Da sich der Temperaturanstieg bis 2040 um weitere 1,4 erhöht, wird sich bereits bis 2040 der weltweite Meeresspiegel auf weitere
H=0,77 m*1,4 ≈ 1,1 m
erhöhen und nicht erst 2100 um lediglich 65 cm. Da der globale durchschnittliche Temperaturanstieg bis 2100 nach dem mathematischen Modell
y= 0,13 *e0,0366*x (wobei x für die Zeit steht) (7)
das auf der Basis der Datenlage des Deutschen Wetterdienstes (wetter-online.de) 2017 abgeleitet werden konnte, um weitere überdimensionale
y=0,13*e(0,0366*140) = 0,13*e5,1= 0,13*2,725,1=0,13*164,55=21,4 K (8)
ansteigt, wird sich der Meeresspiegel bis 2100 nicht um magere 65 cm erhöhen, sondern um satte
H =0,77 m*21,4 ≈ 16,5 m! (9)