Meerespiegelanstieg Meerespiegelanstieg
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Institut für Meereskunde Meerespiegelanstieg Meerespiegelanstieg Detlef Stammer IfM/ZMAW Universität Hamburg Mit Beiträgen des IOC WCRP, GEOSS Workshop in Paris, 6.-9. Juni, 2006 UNIVERSITÄT HAMBURG Motivation • Im Jahre 2030 werden mindestens 30 Megacities in Küstennähe durch Änderungen im Meeresspiegel bedroht sein. • Dicht besiedelte Regionen werden daher zunehmend anfällig für Meeresspiegelanstieg, aber auch für Subsidenz in Küstennähe. • Ansteigender Meeresspiegel wird zu ansteigenden Sturmfluthöhen und Überschwemmungen beitragen. • Ansteigender Meeresspiegel wird die Erosion von Küsten und den Transport von Sedimenten beeinflussen. BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG Zusammenfassung: • Im 3. AR wurde der Anstieg des Meeresspiegels, global, auf 9 - 90 cm während des 21th Jahrhunderts abgeschätzt. Der 4. AR hat diese Abschätzungen auf 30 - 50 cm konkretisiert. • Die größten verbleibenden Unsicherheiten sind mit der Entwicklung von Eisschilden auf Grönland und in der Antarktis verbunden, sowie mit dem Wasserspeicher der Landhydrologie. • Ein verbessertes Verständnis der momentanen Änderungen im Meeresspiegels (global und regional) werden wesentlich dazu beitragen, die verbleibenden Unsicherheiten in Projektionen (Faktor 2?) zu reduzieren. Dieses wir zur effektiveren Planung von Küstenschutz und Küstenmanagement führen. • Um unsere Bevölkerung und Küsten besser schützen zu können, muss Deutschland seine Beteiligung an internationalen Beobachtungssystemen (Satelliten und in situ) systematisch aufrecht erhalten. BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG Regionale Variabilität in historischen Gezeitenpegeldaten. Brest New York Honolulu Buenos-Aires BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG 1900 Time 2000 Der momentane Status •Satellitenaltimetrie belegt, zusammen mit Gezeitenpegeldaten, einen 3mm/a Anstieg im globalen Meeresspiegel seit Anfang 1990, im Vergleich zu <2mm/a über frühere Dekaden hinweg. •Eine Unterteilung in natürliche und anthropogene Beiträge wurden bisher nicht quantifiziert. Ein beschleunigter Anstieg scheint jedoch wahrscheinlich. •Etwa 50% des beobachteten globalen Anstieges kann auf eine Erhöhung des Wärmegehaltes des Ozeans zurückgeführt werden. Die andere Hälfte scheint vom Abschmelzen von Gletschern und Eisschilden herzurühren. •Abschätzungen von Änderungen im terrestrischen Wasserspeicher und im Abschmelzen von Grönland verbleiben unsicher. BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG 20. Jahrhundert Anstieg: 3.3 +/-0.4 mm/a Satellite Altimetrie Holgate and Woodworth, 2004 1.8 +/- 0.3 mm/yr Church et al., 2004, 2006 BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG Ursachen für globale Änderungen --Thermische Thermische Ausdehnung von Meerwasser durch Erw ärmung. Erwärmung. --Änderung Änderung der Masse von Meerwasser durch Austausch mit Gletschern, Landreservoiren. --Post-glaziale Post-glaziale Krustenverformung. --Einfluss Einfluss von anderen Faktoren, z. B. Vulkanen. BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG Meeresspiegel und Thermische Expansion + 1.8 ±0.3 mm/a Thermische Expansion ~ 0.4 ±0.1 mm/a : + 3.3 ±0.4 mm/a im Mittel : 1.5 ± 0.3 mm/a BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG Levitus Ishii Willis ARMOR 1.3 mm/a 1.2 mm/a 1.6 mm/a 1.8 mm/a Der Wasserkreislauf Precipitation Glaciers Evaporation Snow Transpiration Lakes Wetlands Ocean Rivers Soil wetness Ground waters Water Balance Equation dW / dt BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 = P - E - R Summe Landwsserspeicher Precipitation UNIVERSITÄT HAMBURG Evapotranspiration Runoff Beiträge zu SSH Änderungen (1993-2005) -1. 0. 1. Thermische Expansion 2. 3. 4. 1. +/- 0.5 Landeis 1.1 +/- 0.6 Expansion plus Landeis 2.2 +/- 0.8 ? Satellitenaltimetrie BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG 3.3 +/- 0.4 Ursachen für regionale Änderungen -Ausdehnung durch Erwärmung. -Änderung im Salzgehalt. -Umverteilung von Wassermassen. -Austausch von Wasser mit Gletschern und Landhydrologie. -Post-glaziale Mantelverformung. -Änderung im Atmosphärendruck. -Andere (Sturmfluten, ...) BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG “Gedächtniss” der festen Erde > 1 mm/yr BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG Modell - Datenvergleiche und Synthesen. cm/a GECCO Modell (19922001) BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG Topex/Poseidon (1993-2001) (Köhl et al., 2007) Erkenntnisse aus Ozeansynthesen – Grosse regionale Änderungen durch thermische und halosterische Beiträge. – Beiträge ebenfalls von Massenumverteilungen. – Wärmeumverteilung ist wichtiger als Wärmeaufnahme auf dekadischer Zeitskala. – Wind ist primär verantwortlich für Umverteilung BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG Unsicherheiten. 1. 2. 3. 4. 5. Datenverteilung (südlicher und tiefe Ozean) Datenverarbeitung Kontinentaler Wasserspeicher. Anthropogene Effekte (Dämme, Grundwasser, Bewässerung) Balance von Eisschilden ist größte Unsicherheit in Projektionen. BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG Beiträge durch Eisschilde Beiträge 1. Grönland Zwally et al. (2005) Krabill et al. (2004) Thomas et al. (2006) Vellicogna and Wahr (2005) Ramillien et al. (2006) Rignot & Kanagaratnam (2006) 0.3 +/- 0.15 mm/a 2. Antarktis : « vermutlich nur wenig Wassenverlust. BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG Zunehmend Besorgnis über Stabilität und wesentlich höheren Anstieg im Meeresspiegel: •Abschmelzen •Eisdynamik BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG Verbleibende Fragen: • Beschleunigter Meeresspiegelanstieg? • Grund für nicht geschlossenes Budget im Meeresspiegel? • Details im globalen und regionalen Antrieb von Änderungen. • Wie realistisch sind Projektionen im Meerespeigelanstieg? • Sind Fingerabdrücke von PGR und momentanem Eisabschmelzen in Daten zu finden? BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG 20C AOGCM simulierter Meeresspiegel Vulkane (Krakatoa 1883; Agung 1963; El Chichon 1982) bedingen teilweise die streuung über 140 Simulationsjahre. BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG PCMDI, modelling groups, J. Gregory Vergleich mit Beobachtungen • Ähnliche Trends (Obs.: 0.4±0.05mm/yr, AOGCMs 0.54±0.26 mm/yr), aber erhebliche Streung. BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG PCMDI, modelling groups, J. Gregory Anforderungen an Beobachtungssysteme Erhaltung bestehender Beobachtungsmöglichkeiten, besonders über dem Ozean: • Meeresspiegel • Ozeanvolumen • Ocean und terrestrische Wasser- and Eismassen • Topographie und Dicke von Eisschilden und Gletschern Erweiterung des Beobachtungssystems: • Ozeanvolumen: ARGO Beobachtungen unter Eis und im tiefen Ozean • Eisschilde: Nachfolge von bestehenden Satellitenmissionen • Eisvolumen: InSar Missionen um Eisflüsse zu messen • Wasserspiegel über Ozean und Land: neue „wide-swath“ Technology BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG Nationale Zukunftsperspektiven ALTIMETRIE für Meerespiegel ARGO GRACE Swathaltimetrie BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG ¾ Zeitserien des Meeresspiegels ¾ Thermische Expansion und Salz ¾ Landwasser (Klima und anthropogen) ¾Massenbalance von Eisschilden ¾Ozeanmasse und thermische Expansion. ¾ Oberflächenwasser Vielen Dank BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG Information über Änderungen im Meeresspiegel über Millennia Gezeitenpegel Sea level (m) before present 0.5 0 Archaeological -0.5 Serpulid data -1 -1.5 -2 Coral data -2.5 -3 7 6 5 4 3 time (ka BP) BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG 2 1 0 Residuum SSH Trend mm/yr BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG (1993-2005) Ozeanreaktion auf Eisabschmelzen von Grönland Jahr 1 Jahr 3 Jahr 30 Jahr 6 Jahr 50 BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG Jahr 10 (Stammer, 2007) Ozeanreaktion auf Eisabschmelzen von Grönland Jahr 1 Jahr 10 TOPEX-Thermo-Steric Jahr 3 Jahr 30 Jahr 6 Jahr 50 BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG (Stammer, 2007) Sterische und beobachtete Trends (1993-2005) mm/yr Satelliten Altimetrie BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG Thermische Expansion Grosser Bereich von AR3 Projektionen BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 UNIVERSITÄT HAMBURG Church et al., 2001 Polare Eisschilde Precipitation Glaciers Evaporation Snow Transpiration Lakes 0.8 Wetlands +/- 0.4 Ocean Rivers Soil wetness Ground waters Water Balance Equation dW / dt BMBF Klima-Konferenz 12. 3. 2007 Total land water storage UNIVERSITÄT HAMBURG = P - E - R Precipitation Evapotranspiration mm/a Runoff
