Von Frank Bosse
Betrachten wir die Trends der Bodentemperaturen (das sind die Daten von Land und die Oberflächentemperaturen der Ozeane) von 1980 bis 2024:
Abb.1: Erwärmungstrends 1980-2024 global, bestimmt mithilfe der hoch aufgelösten Reanalyse-Reihe ERA5 (Copernicus) in K/Jahr. Die Abbildung wurde mit dem KNMI-Climate Explorer generiert.
Es fällt auf, dass im Allgemeinen sich Landmassen stärker erwärmen als Ozeane, der Faktor liegt insgesamt bei 2,3. Man erkennt auch sofort, dass es weit im Norden die meiste Erwärmung gibt. Das ist die Folge der „Arktischen Verstärkung“ der Erwärmung. Die Erde empfängt die meiste Sonnenleistung ganzjährig in den Tropen, sie strahlt über den Polen die meiste Wärme wieder ab. Die beteiligte Fläche nimmt bei diesem Wärmetransport immer mehr ab Richtung Nordpol und so „verdichtet“ sich auch der höhere Wärmestrom und die Gebiete da erwärmen sich also stärker am Boden. Die Antarktis im Süden ist auch durch ihre Höhe über NN ein anderer Fall.
Aber warum erwärmen sich Landmassen an der Oberfläche so deutlich schneller als die Ozeane?
Die einfache Erklärung: „Die Wärmeträgheit von Wasser ist viel größer als die von Land“ klingt sehr plausibel, ist jedoch sehr irrig. Warum?
Wenn die SST (Oberflächentemperaturen der Ozeane) bestimmt werden, so tut man das in der Wassertiefe von 3-8m. Wie der Name sagt, kratzt man nur an der Oberfläche. Man findet die Temperatur einer Wasserschicht, die mit der Atmosphäre in Kontakt steht und gut durchmischt ist, daher auch der Name: Mixed Layer. Wie tief reicht dieser Layer?
Die Tiefe des „Mixed Layer“ im Sommerhalbjahr der Nordhalbkugel. Quelle
Man erkennt, dass diese Schicht in weiten Teilen nur etwa 15-60 m dick ist. Im Nordhalbkugel- („boreal“) Sommer reicht er im südlichen Ozean deutlich tiefer, im Winter ist es umgekehrt in höheren Breiten. Das wird durch viel Wind (“Roaring forties”) in den zugehörigen Jahreszeiten bewerkstelligt. In den großen Gebieten der Tropen bleibt die Schicht ganzjährig bei ca. 15-50 m. Das ist die gemessene Schicht bei Bestimmung der SST, bei weitem nicht der ganze Ozean in seiner Tiefe. Schauen Sie auf die tatsächlichen Erwärmungsraten im Abb.1: Es sind je nach Lage 0,01-0,02 °C pro Jahr. Der Mixed Layer des Ozeans hat zwar eine viel höhere Wärmeträgheit als Landflächen, nur spielt die bei den geringen Erwärmungsraten von 1-2 hundertstel Grad pro Jahr keine Rolle. Es ist ungefähr so, als erwärmten Sie einen Wassertopf mit 1l Volumen und einen anderen mit 10l in einem Raum um 0,5 Grad in 24 Stunden. Beide Volumen werden am Ende um diesen halben Grad wärmer sein, trotz der höheren Wärmeträgheit von 10l Wasser. Wasser -und Landflächen können ohne viel Mühe ebenfalls der Erwärmung durch den Klimawandel folgen. Der globale Ozean folgt an der Oberfläche auch beständig einem Jahresgang, der macht jedes Jahr gar ca. 0,4°C aus.
Das ist logische angewandte Physik. Leider berücksichtigen das nicht einmal manche Klimawissenschaftler auch heute noch.
Ein ganz frischer Post auf X (vormals Twitter) illustriert das:
Abb.3: Screenshot X vom 11. Februar 2025
Im 2. Satz steht da: “Durch die viel höhere Wärmekapazität von Wasser als die von Land erwärmt sich der Ozean mit geringerem Trend als das Land“
Man muss dabei beachten, dass Frau Makiko Sato einen Abschluss (PhD) in Physik mitbringt, viel Klimaforschung betrieben hat (nun in Rente) und Co-Autorin einer neuen Arbeit gemeinsam mit James Hansen (ebenfalls in Rente, bis dahin Chef der Klimaabteilung der NASA, GISS) ist. Man sollte voraussetzen, dass sie die Ursachen des Unterschieds der Erwärmung Land-Ozean bestens kennt. Kennt sie offensichtlich nicht, sonst hätte sie so einen, Verzeihung, Schmarrn nicht veröffentlicht.
Wir wissen nun, was es nicht ist. Nun wollen wir wissen, was die wirkliche Ursache ist!
Einen ersten und entscheidenden Beitrag zur Lösung leistete ein wahrer Pionier der Klimaforschung und Nobelpreisträger, Syukuro Manabe. In diesem Paper fand er bereits 1991 mittels eines frühen Klimamodells, dass Land und Ozean sich unterschiedlich erwärmen durch zunehmenden CO2-Gehalt der Atmosphäre. Das blieb jedoch auch so, wenn ein stationärer Zustand nach der Verdopplung, ein Gleichgewicht erreicht war. Es konnte also NICHT eine Frage der Wärmekapazität sein, denn über die Zeit änderte sich im Modell nichts mehr.
Vielmehr folgerte Manabe, dass es die unterschiedlichen Verdunstungsraten sein mussten. Über dem Ozean steht immer genug Wasser zur Verfügung, um zu verdunsten. Das funktioniert bei wärmerem Wasser sogar besser, pro Grad Erwärmung kann 7% mehr verdunstet werden. Über Land sieht es anders aus: Besonders in trockenen Gebieten ist da sehr bald schlicht kein Wasser zum Verdunsten mehr da. Das kühlt dadurch, dass der Aggregatzustand gewechselt wird. Stellen Sie eine Flasche mit Wasser und eine zweite, die Sie mit einem Textil umgeben und das mit Wasser tränken, in die Sonne mit etwas Wind. Sie werden bemerken, dass die umwickelte Flasche viel kühler ist als die außen Trockene. Es ist die Verdunstung, die das vollbringt. Wenn die Umwicklung trocken geworden ist, wird sich auch diese Flasche schnell erwärmen.
Man kann es also auch anders sagen: Die Steilheit der Erwärmung hängt von der Trockenheit ab. Je trockener es ist, desto schneller erwärmt es sich, weil weniger Wasser zur Verdunstung zur Verfügung steht. Ozeane sind null trocken, per Definition, sie erwärmen sich am langsamsten. Jetzt wird auch klar in Abb.1, warum sich (sehr trockene) Wüstengebiete, z.B. im Nahen Osten schneller erwärmen als sehr feuchte Gegenden, z. B. in Indien. In erster Näherung ist die Steilheit des Erwärmungstrends umgekehrt proportional zur Bodenfeuchte. Wer es noch detaillierter nachlesen will, dem sei dieser Artikel empfohlen.
War das zu schwierig? Wenn nein haben Sie Ihre gewonnenen Erkenntnisse nun auch einer „Top-Klima-Autorin“ und graduierten Physikerin voraus. Vielleicht wäre es für Sato besser, erst einmal einige schon über 30 Jahre bekannte elementare Grundlagen für das Verständnis der Wirkungen des Klimawandels zu beherrschen, bevor sie an gegenwärtigen „bahnbrechenden Studien“ mitwirkt? Gute Frage!