Weißt Du, warum sich Pinguine und Eisbären in freier Wildbahn nie begegnen können? Weil die Eisbären in der Arktis leben und die Pinguine in der Antarktis. Eins haben die beiden Lebensräume aber gemeinsam: Eis – genauer gesagt Meereis. Das Meereis hat eine globale Bedeutung für den Klimawandel.
Meereis – Definition
Unsere Erde ist an manchen Stellen mit Eis bedeckt. Gefriert das Meerwasser, sprichst Du von Meereis.
Unter Meereis versteht man gefrorenes Meerwasser, das außerhalb der Polargebiete vorkommt.
Das Meereis bildet eine Grenzschicht zwischen der Atmosphäre – die gasförmige Hülle der Erde – und dem Meer. Das Meereis ist ein Teil der Kryosphäre – ein Teil des Klimasystems, in dem Wasser gefroren ist.
Mehr über die Kryosphäre kannst Du in einer eigenen Erklärung erfahren.
Globale Bedeutung von Meereis
Meereis kannst Du nicht nur in den Polargebieten finden, sondern auch außerhalb, wenn es kalt genug ist. Drei bis sieben Prozent der Erdoberfläche sind mit Meereis bedeckt. 2
Meereis kannst Du außerdem in der Ostsee, in skandinavischen Fjorden oder im Ochotskischen Meer (Nordwestpazifik) finden.
Die Ausdehnung des Meereises unterliegt jahreszeitlichen Schwankungen. Daher ist Meereis einer der veränderbarsten und ausgedehntesten geophysikalischen Parameter.
Das Meereis verändert zusätzlich die Albedo.
Die Albedo beschreibt das Rückstrahlungsvermögen von einer reflektierenden Fläche, wie einer Eisfläche.
Je mehr Eis vorhanden ist, desto mehr weiße Flächen gibt es und desto mehr Sonnenstrahlen werden wieder zurückgestrahlt. Wenn weniger Eis vorhanden ist, wird weniger Sonnenlicht reflektiert und die Erde erwärmt sich schneller.
Zum Vergleich: Neuer Schnee reflektiert 80 bis 90 % der Sonnenstrahlen. Eine normale Wasserfläche reflektiert gerade mal 5 bis 22 % der Sonnenstrahlen. Mehr über die Albedo kannst Du in der gleichnamigen Erklärung erfahren.
Das Meereis ist also für das Klima von großer Bedeutung und dient zusätzlich als Lebensraum. Organismen, wie Mikroorganismen, Fische und Eisbären leben im oder auf dem Eis. Sie sind voneinander abhängig und Teil einer verletzlichen Nahrungskette. Fällt ein Glied aus, kann die komplette Kette zusammenbrechen.
Meereis – Entstehung
Doch wie genau entsteht Meereis?
Wie Du vielleicht weißt, gefriert Wasser bei 0 °C. Das Salz im Meerwasser beeinflusst allerdings diesen Gefrierpunkt. Je mehr Salzgehalt das Wasser hat, desto stärker sinkt der Gefrierpunkt.
Wasser aus Deinem Wasserhahn friert bei 0 °C ein. Im Vergleich: Das Wasser der Antarktis friert erst bei -1,9 °C ein, weil der Salzgehalt bei 35 Promille liegt.
Liegt die Temperatur also in der Antarktis bei -1,9 °C, bilden sich kleine Eiskristalle, die sich an der Wasseroberfläche ansammeln und zusammenfrieren. Nach und nach entsteht eine Eisdecke. Die Eisdecke wird an den Seiten größer, weil andere Eiskristalle festfrieren, das passiert auch unterhalb und oberhalb der Eisdecke – die Eisschicht wird also breiter und dicker.
Das Salz aus dem Wasser kann sich entweder unterhalb der Eisschicht sammeln und wieder im Meerwasser auflösen oder es bleibt in Hohlräumen im Eis eingebaut. Meereis enthält so ungefähr einen Salzgehalt von 25 bis 50 % des Meerwassers.
Einjähriges Meereis kann eine Dicke von etwa 2 Metern erreichen. Mehrjähriges Eis – das älter als ein Jahr ist – kann mehr als 10 Meter dick werden. 3
Die Abbildung 1 zeigt Dir Meereis in der Antarktis:
Abbildung 1: Meereis in der Antarktis
Meereis – Antarktis
Die Antarktis befindet sich auf der Südhalbkugel. Die Polkappe der Antarktis bestehen aus Eis auf dem Festland, das durch Schneefall entstanden ist. Die antarktische Polkappe – daher auch das Eis dort – sind circa 43 Millionen Jahre alt. Das Meereis der Antarktis verändert sich allerdings monatlich und jährlich.
Vor circa 20.000 Jahren fand die letzte Kaltzeit statt. Zu dieser Zeit war das Meereis der Antarktis um 79 bis 100 Prozent weiter ausgedehnt als heute. Die ozeanische Zirkulation des antarktischen Zirkumpolarstroms und die Temperaturen im südlichen Ozean hatten eine andere Ausprägung.
Der antarktische Zirkumpolarstrom ist eine kalte, ringförmige Meeresströmung um die Antarktis im südlichen Ozean.
In der Kaltzeit war diese Meeresströmung um 5 bis 7° Breite Richtung Norden verschoben. Dadurch hatte im Sommer die Meeresoberfläche in der antarktischen Zone im Atlantischen Ozean unter 1 °C. Im Indischen und Pazifischen Ozean lag die Oberflächentemperatur unter 2 °C.
° Breite ist eine Bezeichnung für das Gradnetz der Erde. Mehr darüber erfährst Du in einer eigenen Erklärung.
Im Vergleich zu heute lag die Oberflächentemperatur 3 bis 4 °C niedriger. Der Wassertransport war dadurch schneller und die atmosphärische Zirkulation, wie beispielsweise der Westwind, waren nach Norden verschoben.
Das Meereis blockierte außerdem den Austausch von Kohlenstoffdioxid zwischen der Atmosphäre und dem Meer. Forschende vermuten, dass dies der Grund für die Abnahme der Kohlenstoffdioxid-Konzentration in der Atmosphäre während der letzten Eiszeit war.
In den Meeren ist circa 50 Mal mehr Kohlenstoff (CO2) gelöst, als in der Atmosphäre. Der Kohlenstoffdioxidaustausch mit der Atmosphäre kann nur über die Meeresoberfläche stattfinden. Meereis trennt die Atmosphäre und die Meeresoberfläche voneinander, weshalb kein CO2 ausgetauscht werden konnte.
Wenn Du Dich genauer für die Atmosphäre und die atmosphärische Zirkulation interessierst, lies Dir gerne die Erklärungen dazu durch.
Ausdehnung Meereis – Antarktis
Die Ausdehnung des Meereises in der Antarktis sieht heute anders aus. Im September ist das Meereis am weitesten ausgedehnt und im Februar am wenigsten.
Die Fläche des Meereises in der Antarktis steigt in um etwa einen Prozent pro Jahrzehnt an. Die Schmelze des Meereises beginnt allerdings schon um den September herum. Das ist früher, als das Eis sonst immer geschmolzen ist. Klimatologen und Klimatologinnen gehen davon aus, dass das Meereis dünner gewesen ist und deshalb schneller geschmolzen ist.
Die Schmelze beginnt im September, weil auf der Südhalbkugel dann der Sommer beginnt. Das Eis schmilzt von September bis Februar und wächst dann wieder. Die Jahreszeiten sind also umgekehrt zu denen bei uns auf der Nordhalbkugel. Mehr darüber kannst Du in den Erklärungen zu den Jahreszeiten und zur Südhalbkugel erfahren.
Das Schmelzen führt zu einer Rückkopplung, denn wenn das Meereis geschmolzen ist, kommt die dunkle Meeresfläche hervor. Die dunkle Meeresoberfläche nimmt mehr Wärme von der Sonne auf, als eine helle Eisfläche. Das ist vergleichbar mit anderen dunklen Flächen. Vielleicht ist Dir das schon mal aufgefallen, als Du Dich mit einem schwarzen T-Shirt in die Sonne gesetzt hast.
Durch die Wärmeaufnahme steigen die Wassertemperaturen an und die Schmelze beschleunigt sich. Im Februar 2022 schrumpfte das Meereis dann auf die kleinste Ausdehnung seit 1978 zurück. 5
Mehr über die Antarktis kannst Du in einer separaten Erklärung erfahren.
Meereis – Arktis
Anders sieht es mit dem Meereis in der Arktis aus. Die Arktis befindet sich auf der Nordhalbkugel. Hier nimmt die Meereisbedeckung immer mehr ab.
Schmelzendes Meereis
Wusstest Du, dass die Arktis schon einmal eisfrei war? Vor circa sechs bis 10 Millionen Jahren war die Arktis im Sommer eisfrei, weil dort Temperaturen zwischen 4 und 9 °C herrschten. 4
Das könnte vielleicht wieder passieren, denn durch den Klimawandel schrumpft das Meereis der Arktis seit Jahrzehnten. 6
Interessierst Du Dich genauer für die Arktis? Dann lies Dir gerne unsere Erklärung dazu durch!
Meereis – Klimawandel
Als Klimawandel bezeichnet man langfristige Veränderungen des Klimas auf der Erde. Bei dem Meereis handelt es sich um die Erwärmung der Erde.
Die kleinste Ausdehnung des Meereises in der Arktis war im Jahr 2012 mit 3,57 m2. Im Jahr 2020 betrug das Meereis-Minimum 3,92 m2. Vor 40 Jahren hatte das Meereis der Arktis allerdings noch eine Fläche von 7,05 m2. 6
Weniger Meereis bedeutet eine niedrigere Albedo. Wird weniger Sonnenlicht reflektiert, erwärmt sich die Erde schneller. Dadurch schmilzt noch mehr Meereis und es gibt immer weniger weiße Flächen, die Sonnenlicht reflektieren. Ist die "Trennschicht" von Atmosphäre und Meer weggeschmolzen, findet vermehrt wieder Kohlenstoffdioxidaustausch statt.
Unsere Erde erwärmt sich also ohne das Meereis schneller und es wird dementsprechend auch viel mehr CO2 in die Atmosphäre freigesetzt. Mehr CO2 in der Atmosphäre beschleunigt wiederum den sogenannten Treibhauseffekt.
Der menschengemachte Treibhauseffekt entsteht, weil die Atmosphäre eine Schutzhülle um die Erde bildet. Scheint die Sonne auf die Erde, wird ein Teil der Strahlen wieder zurück ins All reflektiert. Das CO2 in der Atmosphäre kannst Du Dir wie ein Schild vorstellen: Die reflektierten Strahlen treffen auf dieses Schild und ein Teil der Strahlen wird nochmals reflektiert. Die Strahlen treffen dann wieder auf unsere Erde und erwärmen diese dadurch – wie ein Treibhaus.
Du kannst also sehen, dass das Klima auf der ganzen Welt durch das Meereis stark beeinflusst wird. Bei uns auf der Nordhalbkugel funktioniert die Arktis mit dem Polarjetsream wie eine Fernbedienung für das Wetter. Als Jetstream bezeichnet man einen starken, röhrenförmigen Windstrom, der als Starkwindband von West nach Ost weht.
Der Jetstream liegt zwischen 40° und 60° nördlicher beziehungsweise südlicher Breite und tritt das ganze Jahr über auf. Grund dafür sind das Aufeinandertreffen von kalter Polarluft und eher gemäßigten wärmeren Luftmassen. Die maximale Ausprägung des Jetstreams liegt im Winter, da dort die Temperaturunterschiede am höchsten sind.
Wird es wärmer, verlangsamt sich der Jet, weil der Temperaturunterschied zwischen den Luftmassen nicht mehr so groß ist. Die Folge davon sind lang anhaltende Wetterlagen.
Das heißt, dass eine Regen-Wetterlage ganz lange über einem Gebiet bleibt, weil der Jetstream es nicht mehr fortbewegt. Das führt zu Hochwasser und Überschwemmungen. Über einem anderen Gebiet regnet es dann wiederum gar nicht und alles vertrocknet.
Mehr über den Jetstream kannst Du in einer anderen Erklärung erfahren.
Das einzige, was getan werden kann, ist weniger CO2 in die Atmosphäre zu bringen. Forschende gehen davon aus, dass wir Menschen den Klimawandel noch aufhalten können.
Forschende Personen sind dabei, eine Technologie zu entwickeln, die Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre holt. Die Technologie nennt sich Carbon Capture Storage und soll CO2 in einem Kraftwerk technisch abspalten und dauerhaft in unterirdische Lagerstätten führen.
Meereis – Das Wichtigste
- Unter Meereis versteht man gefrorenes Meerwasser, das außerhalb der Polargebiete vorkommt.
- Die Entstehung von Meereis hängt von dem Salzgehalt des Meerwassers ab – höherer Salzgehalt bedeutet tieferer Gefrierpunkt.
- Das Wasser der Antarktis friert erst bei -1,9 °C ein, weil der Salzgehalt bei 35 Promille liegt.
- Meereis ist für das Klima von großer globaler Bedeutung, weil eine weiße Fläche mehr Sonnenstrahlen reflektiert.
- Vor circa 20.000 Jahren – in der letzten Kaltzeit – war die Antarktis um 79 bis 100 % mehr ausgedehnt.
- Vor circa sechs bis 10 Millionen Jahren war die Arktis im Sommer eisfrei, weil dort Temperaturen zwischen 4 und 9 °C herrschten.
- Wenn Meereis schmilzt, werden weniger Sonnenstrahlen reflektiert, wird mehr CO2 aus dem Meer in die Atmosphäre freigesetzt und der Polarjetstream wird langsamer.
Nachweise
- meereisportal.de: Meereisbedeckung. (11.10.2022)
- meereisportal.de: Die globale Bedeutung von Meereis. (11.10.2022)
- deutsches-klima-konsortium.de: KLIMA-FAQ 4.1 | MEEREIS.(13.10.2022)
- wissenschaftsjahr.de: Damals war der Nordpol im Sommer eisfrei. (14.10.2022)
- sueddeutsche.de: Warum das Eis am Südpol verrückt spielt. (14.10.2022)
- quarks.de: Das passiert, wenn das Meereis der Arktis weg ist. (17.10.2022)
- Abbildung 1: Meereis in der Antarktis (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ryuhyoh_03.jpg) by NipponiaNippon (https://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=User:NipponiaNippon&action=edit&redlink=1) licensed by CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/).
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