Im Fokus: Das Lebenselixier Wasser

Der Wasserkreislauf bestimmt unser Klima mit

Besonderes Augenmerk richten die SMOS-Forscher auf das Lebenselixier Wasser. Zwei Drittel unseres Heimatplaneten sind von ihm bedeckt: 361 Millionen km2 oder 71 Prozent. Die über dem Meeresspiegel liegende Landfläche nimmt gerade einmal 149 Millionen km2 ein (29 Prozent). Die Wasserfläche ist also 36-mal so groß wie Europa.

Dem globalen Wasserkreislauf auf der Spur

Die Weltmeere enthalten 96,5 Prozent des gesamten planetaren Wassers, der Rest entfällt auf Seen, Flüsse sowie Wasser in fester Form (Schnee, Eis). Zudem befinden sich in der Atmosphäre 12 300 km3 Wasser in Form von Wasserdampf.
Durch Verdunstung gelangen aber jährlich etwa 475 000 km3 Wasser in die Atmosphäre. Primärer Wasserlieferant ist dabei die Meeresoberfläche. Der größere Teil der Meeresverdunstung fällt später als Niederschlag direkt auf das Meer zurück, ein kleinerer Teil wird von den Luftströmungen über die Kontinente verfrachtet und an das Land abgegeben. Der gesamte Energie- bzw. Wärmehaushalt der Erde und damit die klimatischen Zustände werden auf diese Weise entscheidend beeinflusst.

Die enorme Diskrepanz zwischen der Wassermenge in der Atmosphäre (12 300 km3) und dem jährlichen Niederschlag (475 000 km3) führt zu jenen Vorgängen, die als Wasserkreislauf bezeichnet werden.
Der Wasserkreislauf, die ständige Zustands- und Ortsänderung des Wassers, wird von der Sonne angetrieben. Der in der Atmosphäre befindliche Wasserdampf muss sich jährlich 39mal, das heißt alle 9,5 Tage, umsetzen, um die von Geowissenschaftlern ermittelte Niederschlagsmenge von 475 000 km3 zu erzeugen.
Da aber nicht jedes Mal das gesamte in der Atmosphäre befindliche Wasser an der Niederschlagsbildung beteiligt ist, müsste der Umschlag noch rascher erfolgen, als bislang angenommen. Hierzu erhoffen sich die Forscher von der SMOS-Mission erstmals fundiertes Datenmaterial.
Eine der fundamentalen „Wasserfragen“ soll mit Hilfe von SMOS ebenfalls geklärt werden: Welche Folgen hat die globale Erwärmung auf die weltweite Verteilung der Niederschlagsmengen sowie die Verdunstung des Wassers und damit auf einen veränderten globalen Wasserkreislauf?

Wichtiger Klima-Indikator: Die globale Ozeanzirkulation

Die Erdoberfläche wird überwiegend von Wasser bedeckt

Das Meerwasser ist der größte Wärmespeicher der Erde und damit ein entscheidende Klimaregulator des blauen Planeten. Die Temperaturverteilung an den Meeresoberflächen gilt als wichtiger Klima-Indikator. Bereits geringe Temperaturveränderungen deuten auf erhebliche Veränderungen des Wärmeflusses zwischen den Ozeanen und der Atmosphäre hin.
Aufgrund seiner Bedeutung wird die Oberflächenwassertemperatur bereits seit langem routinemäßig per Satellit gemessen. Doch der alleinige Wert reicht nicht mehr aus. Ein weiterer bestimmender Faktor der Ozeanzirkulation ist die Dichte des Wassers und diese hängt nicht nur von der Temperatur ab, sondern auch vom Salzgehalt. Dieser Ergänzungswert soll erstmals mit SMOS global erfasst werden.

Niederschlag reduziert den Salzgehalt, Verdunstung erhöht ihn. Allgemein gilt: Je kälter und salziger Wasser ist, umso schwerer ist es. Schweres Wasser sinkt ab und löst damit eine vertikale Zirkulation aus. Diese durch Temperatur- und Salzgehalt angetriebene vertikale Ozeanzirkulation – die sogenannte globale thermohaline Zirkulation – ist die entscheidende Triebkraft der Meeresströmungen. Sie ist vergleichbar mit einem aus einer Tiefenströmung und einer Oberflächenströmung bestehenden globalen Förderband, das als erdumspannender Kreislauf nahezu alle Ozeane miteinander verbindet.

Verändern sich unsere Meeresströmungen?

Durch die globale Ozeanzirkulation wird Wärme vom Äquator zu den hohen Breiten transportiert. Der Golfstrom, der einen Teil der globalen Ozeanzirkulation darstellt, verschafft auf diese Weise den mittleren Breiten Europas ein wärmeres Klima als den gleichen Breiten in Nordamerika.

Mit der SMOS-Mission wollen die Wissenschaftler nun herausfinden, inwieweit Änderungen des Salzgehaltes zu Änderungen der Meeresströmungen führen können. Das Auftreten der unter El Nino und La Nina fungierenden Klima-Phänomene mit ihren gefürchteten Überschwemmungen und Dürren sind aktuelle Beispiele, deren Ursachen im veränderten Strömungsverhalten der Ozeane vermutet werden.

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