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5 Die Küsten – ein wertvoller Lebensraum unter Druck

Der Klimawandel und die Küsten

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Gewinner und Verlierer der Ozeanversauerung

Während vor allem die kalkbildenden Lebewesen benachteiligt sind, zählen die Cyanobakterien, ehemals als Blaualgen bezeichnet, möglicherweise zu den Gewin­nern. Cyanobakterien benötigen genau wie Pflanzen CO2, um daraus mithilfe der Photosynthese Zucker aufzubauen.
Sie verfügen deshalb über Stoffwechselprozesse, die CO2 in ihrem Körper konzen­trieren und der Photosynthese zur Verfügung stellen. Doch diese Kohlen­stoff-Konzen­tra­tions­mechanismen (Carbon Concentrating Mechanisms, CCMs) verbrauchen Energie. Steht in der Umgebung viel CO2 zur Verfügung, werden die CCMs entlastet, wodurch Cyanobakterien und Pflanzen Energie sparen können. Diese Energie können sie stattdessen für stärkeres Wachstum nutzen. Die Vorfahren der heutigen Cyanobakterien existierten bereits vor etwa 2 Milliarden Jahren, zu einer Zeit, als die Erdatmosphäre viel Kohlendioxid und kaum Sauerstoff enthielt. Deshalb sind auch die heute lebenden Cyanobakterien noch gut an hohe CO2-Konzentrationen beziehungsweise niedrige pH-Werte im Wasser angepass
3.15 > Experten erwarten, dass die grönländische Eismasse mit der Erderwärmung künftig stärker tauen wird. Ein besonders starkes Schmelzen war bereits im Jahr 2012 zu beobachten. Wegen außergewöhnlich milder Lufttemperaturen hielt das Tauen an der Oberfläche der Gletscher in weiten Teilen der Insel für sehr viel längere Zeit an als im Durchschnitt der Jahre 1979 bis 2007.
Abb. 3.15: Experten erwarten, dass die grönländische Eismasse mit der Erderwärmung künftig stärker tauen wird. Ein besonders starkes Schmelzen war bereits im Jahr 2012 zu beobachten. Wegen außergewöhnlich milder Lufttemperaturen hielt das Tauen an der Oberfläche der Gletscher in weiten Teilen der Insel für sehr viel längere Zeit an als im Durchschnitt der Jahre 1979 bis 2007. © National Snow & Ice Data Center (NSIDC)
Abb. 3.16: Das Schmelzen der grönländischen Gletscher während der Sommermonate wie hier in der Nähe des Ortes Qaanaaq ist ein natürlicher Vorgang. Seit einigen Jahren aber scheint sich das Auftauen der Eismassen zu verstärken. © The Asahi Shimbun/Getty Images

3.16 > Das Schmelzen der grönländischen Gletscher während der Sommermonate wie hier in der Nähe des Ortes Qaanaaq ist ein natürlicher Vorgang. Seit einigen Jahren aber scheint sich das Auftauen der Eismassen zu verstärken.
Der Meeresspiegelanstieg

Eine unmittelbare Gefahr für Küstenbewohner

Die Auswirkungen des Klimawandels dürften die Bewohner vieler Küstenregionen vor allem durch den Meeresspiegelanstieg zu spüren bekommen, weil dadurch Wohn­ge­biete, Industrie- und Wirtschaftszentren und Ackerland verloren gehen. Zudem laufen durch den steigenden Meeresspiegel heute Sturmfluten höher auf. Dabei gilt es zu berücksichtigen, dass nicht allein der menschengemachte Treibhauseffekt, sondern auch natürliche Prozesse die Höhe des Wasserstands beeinflussen. Allgemein kann man unterscheiden zwischen:
  • eustatischen, klimatisch bedingten, global wirksamen Ursachen, die zu einer Zunahme des Wasservolumens in den Ozeanen führen – etwa wenn nach Eiszeiten das Eis schmilzt und der Meeresspiegel steigt;
  • isostatischen, meist tektonisch bedingten Ursachen, die sich vor allem regional auswirken. Dazu gehört das Absinken oder Heben von Landmassen, das sich durch den Wechsel von Kalt- und Warmzeiten ergibt. Eispanzer, die sich während der Eiszeiten bilden, senken durch ihr hohes Gewicht die Erdkruste in bestimmten Regionen ab, wodurch der Meeresspiegel relativ zum Land ansteigt. Taut das Eis, hebt sich die Landmasse wieder – ein Phänomen, das noch heute an der skandinavischen Landmasse zu beobachten ist.
Die Höhe des Meeresspiegels kann über Jahrmillionen um mehr als 200 Meter schwanken. Doch kann sich die Höhe auch innerhalb relativ kurzer Zeit recht stark verändern. So sind innerhalb weniger Jahrhunderte Höhenänderungen um die
10 Meter möglich. Begannen nach der letzten Eiszeit die Temperaturen auf der Erde vor etwa 15 000 Jahren wieder stärker anzusteigen, ist der Meeresspiegel seitdem um etwa 125 Meter gestiegen. Zunächst kam es zu einem relativ starken Anstieg. Diese Phase dauerte bis vor etwa 6000 Jahren an. Seitdem hat sich der Meeresspiegel mit Schwankungen von wenigen Zentimetern pro Jahrhundert lange Zeit nur geringfügig verändert. Gemessen an den geringen Veränderungen während der letzten
6000 Jahre, hat sich der Anstieg zuletzt aber wieder beschleunigt. So ist der Meeresspiegel zwischen 1880 und 2009 um 21 Zentimeter gestiegen, wobei der Anstieg in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts relativ schwach, in den vergangenen Jahrzehnten aber zunehmend steiler verlief. So ist der Meeresspiegel seit 1990 im Mittel jährlich um etwa 3 Millimeter gestiegen. Dabei tragen heute folgende Faktoren zum Meeresspiegelanstieg bei:
  • 15 bis 50 Prozent gehen auf die temperaturbedingte Ausdehnung des Meer­wassers zurück;
  • 25 bis 45 Prozent auf das Abschmelzen von Gebirgsgletschern außerhalb der Polarregionen;
  • 15 bis 40 Prozent auf das Abschmelzen der Eiskappen auf Grönland und in der Antarktis.

Eine Frage des Standorts

Der Meeresspiegelanstieg, für die Küsten die wohl schwerwiegendste Folge des Klimawandels, wird in diesem ­Jahrhundert aber nicht dazu führen, dass wie bei einer überlaufenden Badewanne Küstengebiete permanent überflutet werden. Auch betrifft der Meeresspiegelanstieg nicht alle Küsten gleichermaßen. Zwar ist in den Klima­szenarien des Weltklimarats meist von einem durchschnittlichen globalen Meeresspiegelanstieg die Rede. Tatsächlich aber wird der Meeresspiegel in Relation zum Land regional unterschiedlich stark steigen. So differenziert man heutzutage zwischen dem sogenannten globalen Meeresspiegel, dem regionalen Meeresspiegel und dem lokalen Meeresspiegel.
3.17 > Derzeit steigt der Meeres­spiegel jährlich im Mittel um etwa 3 Millimeter. Je nachdem, wie sich der Treib­haus­effekt künftig verstärkt, wird der weitere Anstieg schwächer oder stärker ausfallen.
Abb. 3.17: Derzeit steigt der Meeresspiegel jährlich im Mittel um etwa 3 Millimeter. Je nachdem, wie sich der Treibhauseffekt künftig verstärkt, wird der weitere Anstieg schwächer oder stärker ausfallen. © Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change

Andere Regionen, anderer Meeresspiegel

Der regionale Meeresspiegel wird vor allem durch regionale Einflussgrößen bestimmt – etwa durch das Heben oder Senken von Landmassen oder durch Änderungen von re­gionalen Wind- und Meeresströmungen. Das Klimaphänomen El Niño zum Beispiel führt an der Pazifikküste ­Süd­amerikas dazu, dass der Meeres­spiegel um bis zu
40 Zentimeter von dem dort sonst üblichen mittleren Wasserstand abweicht. El Niño tritt unregelmäßig etwa alle 3 bis 10 Jahre im Pazifik zwischen Indonesien und Peru auf, wo sich aufgrund einer Abschwächung der vorherrschenden Passat­winde die Meeres­strö­mungen umkehren. Normalerweise treiben die kräftigen Passatwinde das Oberflächenwasser von der Pazifikküste Südamerikas aufs offene Meer. Während El Niño aber ist der Passatwind schwach und das gestaute Wasser im Westpazifik schwappt in Richtung Amerika zurück. Die Umkehr der Strömungsrichtung macht sich dann auch im Wasserstand an der Küste bemerkbar.
Ferner besitzen die mächtigen Festlandgletscher in Grönland oder der Antarktis großen regionalen Einfluss. Die Masse dieser Gletscher ist so groß, dass die Erdanziehung in diesem Bereich größer als in anderen Meeresgebieten ist. So gilt der physikalische Grundsatz, dass Körper mit größerer Masse eine stärkere Anzieh­ungs­kraft besitzen. Im Bereich der Gletscher wird das Meerwasser deshalb stärker angezogen, sodass der Meeresspiegel um Grönland und die Antarktis relativ zum globalen Durchschnitt um einige Dezimeter höher ist. Mit dem Abschmelzen der Gletscher aufgrund des Klimawandels wird sich die Masse der Gletscher allerdings verringern, sodass die Antarktis und Grönland in den kommenden Jahrhunderten einen regional sinkenden Meeresspiegel erfahren dürften, während der Meeresspiegel global jedes Jahr durchschnittlich steigt.
Der regionale Meeresspiegel wird noch durch andere Phänomene beeinflusst. Dazu zählt beispielsweise die Hebung von Skandinavien oder anderen Gebieten, die mit Eis bedeckt waren. Hier lasteten während der letzten Eiszeit vor mehreren Tausend Jahren große Gletscher und drückten die Erdkruste in den Erdmantel. Mit dem Ab­tauen hob beziehungsweise hebt sich die Landmasse wieder relativ zum Meer, was sich an den Küsten in einem Sinken des Meeresspiegels äußert. Heute beträgt die Hebung einige Millimeter pro Jahr.

Hausgemachter Meeresspiegelanstieg

Zu lokalen Veränderungen des Meeresspiegels kommt es häufig auch durch die Bebauung mit Hochhäusern oder die Entnahme von Grundwasser für die Trinkwasser­gewinnung (siehe Kapitel 2). Flussdeltas wiederum sinken unter ihrem Eigengewicht ab. Dieses Absinken kann vielerorts heute nicht mehr kompensiert werden, weil durch den Bau von Staudämmen nur noch wenig frisches Sediment über die Flüsse heran­trans­portiert wird. Mit dem steigenden Meeresspiegel dürften viele Deltagebiete künftig häufiger überflutet werden.
Derzeit geht man für die 33 großen Deltaregionen der Welt davon aus, dass die Fläche, die von Überschwemmungen bedroht ist, aufgrund des Meeresspiegelanstiegs bis zum Jahr 2100 um 50 Prozent zunehmen wird.

Mehr als 6 Meter in 500 Jahren?

Ganz gleich, wie sich der Meeresspiegelanstieg heute regional oder lokal darstellt: Wenn es nicht gelingt, den Ausstoß an Treibhausgasen massiv zu drosseln, wird der durchschnittliche globale Meeresspiegel in diesem Jahrhundert und darüber hinaus massiv steigen. Für den Fall, dass die Erdbevölkerung und mit ihr der Energie­ver­brauch, wie im RCP8.5-Szenario beschrieben, stark zunimmt, könnte der Meeres­spiegel bis zum Jahr 2500 durchschnittlich um mehr als 6 Meter steigen. Hinzu kommen weitere Bedrohungen für die Küsten, die der Weltklimarat in seinem letzten Bericht zusammengefasst hat. Demnach ist schon in diesem Jahrhundert sehr wahrscheinlich mit folgenden Konsequenzen zu rechnen:
  • Zunahme der Windgeschwindigkeiten und Niederschläge bei tropischen Wirbelstürmen, was zu größeren Schäden und stärkeren Überflutungen führen dürfte, wobei die starken Regenabflüsse von Land und die durch den starken Wind bewirkten hohen Wasserstände des Meeres gemeinsam auftreten;
  • höheres Auflaufen von Sturmfluten. Bereits heute laufen Sturmfluten im Mittel höher auf als noch vor 100 Jahren;
  • höhere extreme Wasserstände als Folge höherer Windgeschwindigkeiten. Besonders betroffen sind Küstenregionen, die absinken;
  • stärkere Erosion von Küsten durch häufigere Über­flutungen und überlaufende Brandungswellen.
3.18 > Seit die eiszeitlichen Gletscher abgeschmolzen sind, hebt sich die skandinavische Landmasse. Diese Bewegung dauert bis heute an. Norddeutschland hingegen senkt sich. Die Grenze verläuft in etwa auf einer Linie zwischen dem südlichen Dänemark und der Insel Rügen.
Abb. 3.18: Seit die eiszeitlichen Gletscher abgeschmolzen sind, hebt sich die skandinavische Landmasse. Diese Bewegung dauert bis heute an. Norddeutschland hingegen senkt sich. Die Grenze verläuft in etwa auf einer Linie zwischen dem südlichen Dänemark und der Insel Rügen. © nach Richter et al.

Strände und Feuchtgebiete versinken

Viele natürliche Küstenlebensräume werden durch permanente Überflutung und Erosion unwiederbringlich zerstört oder werden sich zumindest landeinwärts verschieben. Dieser Landverlust findet bereits heute statt. An den Küsten Nordalaskas und Sibiriens etwa bricht der Permafrostboden an vielen Stellen jährlich um mehrere Meter ab. Grund dafür sind mildere und längere Sommer. Zudem schmilzt das Meereis weiträumiger ab, sodass der Wind verstärkt Wellen erzeugen kann, die dann den auftauenden Boden am Ufer leicht abtragen können. Auch Strände und Dünen sind an vielen Küsten in den vergangenen ­Jahren stärker erodiert wie an der Ostküs­te der USA. Die Forscher führen das auf stärkere Winde und höher auflaufende Sturmfluten zurück.
Viele Küsten der Welt sind durch Feuchtgebiete, Salz­wiesen oder Seegrasbestände im Flachwasser geprägt – wichtige Habitate für viele Organismen, etwa für spezialisierte Pflanzen und Insekten, für Vögel, die dort rasten und brüten, oder für Fische. Viele dieser Gebiete wurden in der Vergangenheit bereits durch Baumaßnahmen oder Verschmutzung der Küstengewässer zerstört. Mit dem Meeresspiegelanstieg in Kombination mit höher auflaufenden Fluten und stärkeren Winden sind diese Gebiete besonders durch Erosion gefährdet. Salzwiesen etwa werden zur Wasserseite hin stärker abgetragen. Läuft das Wasser künftig höher auf, könnten sich möglicherweise landeinwärts neue Salzwiesenbereiche bilden. Das wird allerdings nur dort möglich sein, wo das Hinterland nicht durch Deiche geschützt und von den vorgelagerten Salz­wiesen abgetrennt ist. Sofern die Salzwiesen keinen Rückzugsraum haben, werden sie als wertvoller Lebensraum verloren gehen, wenn sich die Erosion verstärkt. Das ­Gleiche gilt in vielen Regionen für Feuchtgebiete oder auch für das im Flachwasser wachsende Seegras. Weil Seegras nur in relativ geschützten und brandungsarmen Flachwasserbereichen wurzeln kann, werden viele Bestände durch stärkere Strömungen oder eine stärkere Brandung in Mitleidenschaft gezogen.

Können Korallen Schritt halten?

Im Hinblick auf die Folgen des Meeresspiegelanstiegs für die Küstenlebensräume scheint das Schicksal der Korallenriffe noch nicht besiegelt zu sein. Aktuelle Studien, beispielsweise über indonesische Korallenriffe, zeigen, dass diese offensichtlich relativ flexibel auf einen steigenden oder auch sinkenden Meeresspiegel reagieren können. Tropische Steinkorallen leben in den lichtdurchfluteten Bereichen der Küstengewässer, da ihre Symbionten, die Zooxanthellen, ausreichend Licht für die Photosynthese benötigen, das ab einer bestimmten Tiefe nicht ausreichend vorhanden ist. Steigt das Wasser, wird es in den tieferen Wasserschichten dunkler. Wie die Studien zeigen, gelingt es den Korallen aber mit dem Wasser Schritt zu halten: In dem Maße, wie das Wasser steigt, wächst das Korallenriff in die Höhe. Neue Korallen siedeln sich oben an, während in der Tiefe die Korallen absterben.
Untersuchungen an alten Korallenriffen beweisen, dass Korallen offensichtlich auch mit dem zeitweilig sehr schnellen Meeresspiegelanstieg nach der letzten Eiszeit zurechtkamen. So gab es Phasen, in denen der Meeresspiegel um bis zu 40 Millimeter pro Jahr zunahm – 13-mal schneller als heute. Für den Fall, dass mit dem Wachstum der Weltbevölkerung und zunehmendem Energieverbrauch künftig noch mehr CO2 emittiert wird als heute, könnte der Meeresspiegel gegen Ende dieses Jahrhunderts jährlich um bis zu 15 Millimeter steigen. Es ist denkbar, dass die Korallen damit Schritt halten können. Allerdings muss man ergänzen: Durch die Versauerung und Erwärmung der Küstengewässer stehen die Korallen heute vielerorts bereits unter Stress, wodurch die Kalkbildung und das Wachstum behindert werden. Ob die Korallen auch unter diesen Bedingungen mit dem steigenden Meeresspiegel mithalten können, ist noch nicht geklärt.
Aktuelle Studien aus den USA zeigen, dass Korallenriffe, die durch Stressoren wie zerstörerische Fischerei, Krankheiten oder Wasserverschmutzung unter Druck stehen, zum Teil nicht mehr schnell genug wachsen, sondern im Gegenteil sogar durch die Brandung abgetragen werden. In den Feldstudien wurde auf Hawaii, vor Florida und auf den in der Karibik gelegenen Amerikanischen Jungferninseln der heutige Zustand der Riffe mit dem Zustand in den 1930er-, 1960er- und 1980er-Jahren verglichen. Demnach wurden die Riffe seit den 1930er-Jahren nach und nach um 9 bis 80 Zentimeter abgetragen. Wachsende Riffe konnten die Experten nur in geschützten Gebieten oder besonders abgeschiedenen Abschnitten der Küste finden.

Dicht besiedelte Küsten, große Schäden

In seinem kürzlich erschienenen Bericht hat der Weltklimarat Ergebnisse aus vielen wissenschaftlichen Veröffent­lichungen zu den Folgen des Klimawandels für besiedelte Küstengebiete zusammengetragen. Die Ergebnisse zeigen, in welchem Maß Menschen durch den Verlust ihrer Heimat betroffen sein werden. Zudem vermitteln sie einen Eindruck, mit welchen ökonomischen Schäden zu rechnen sein wird bezieh­ungs­weise wie viel der Küstenschutz künftig kosten wird. Eindeutig ist, dass mit dem anhaltenden Zuzug in die Küstenregionen immer mehr Menschen durch besonders starke Hochwasserereignisse bedroht sind. Die wirtschaftlichen Schäden werden enorm sein. Viele könnten künftig ihr Zuhause und ihren Besitz verlieren – oder gar ihr Leben, sei es durch Ertrinken oder durch verschmutztes Trinkwasser oder Seuchen.
Inzwischen hat man abgeschätzt, wie viele Betroffene es künftig bei sogenannten Jahrhundertfluten, die statis­tisch nur alle 100 Jahre eintreten dürften, geben wird. Waren dadurch im Jahr 2010 etwa 270 Millionen Küstenbewohner weltweit bedroht, werden es im Jahr 2050 350 Millionen und im Jahr 2100 zwischen 500 und 550 Millionen sein – bei einer Weltbevölkerung von dann 9,7 beziehungsweise 11 bis 12 Milliarden Menschen. Die Überflutungen, so die Schätzungen, dürften im Jahr 2100 Schäden von bis zu 9,3 Prozent des globalen Bruttoinlandsprodukts verursachen. Um diese zu verhindern, müssten bis zu 71 Milliarden US-Dollar aufgewendet werden. Solche Küstenschutzmaßnahmen werden zwingend nötig sein, da schon einzelne Ereignisse immense Schäden verursachen können.
Welches Ausmaß die Schäden annehmen können, zeigen die Zerstörungen, die 2005 durch den Hurrikan Katrina am Golf von Mexiko und 2012 durch den Hurrikan Sandy an der Ostküste der USA angerichtet wurden. Nach Schätzungen von US-Forschern führte Hurrikan Katrina in den besonders stark betroffenen US-Staaten Louisiana und Mississippi zu Schäden in Höhe von etwa 150 Milliarden US-Dollar. Enorm waren auch die Zerstörungen, die Sandy 2012 an der wirtschaftlich stark entwickelten Ostküste anrichtete. Sandy traf auf Höhe der Stadt New York aufs Festland und verursachte innerhalb weniger Stunden Schäden in Höhe von 50 Milliarden US-Dollar.
Mit der Stärke zukünftiger Wirbelstürme und höher auflaufendem Wasser könnten die Zerstörungen künftig noch deutlich größer ausfallen, sollten bis dahin nicht dafür ausgelegte Küstenschutzanlagen errichtet werden. Für die US-Küste am Golf von Mexiko wurde errechnet, dass bei einem durchschnittlichen Anstieg des globalen Meeresspiegels von 1 Meter auf der 750 Kilometer langen Strecke zwischen den Küstenorten Mobile und Houston etwa ein Drittel aller Straßen permanent überflutet und 70 Prozent aller Häfen kaum mehr nutzbar wären.
Ähnlich werden weltweit viele andere Küstenregionen und Orte von Überflutungen bedroht sein, wenn nicht massiv in den Küstenschutz investiert wird. Dem Weltklimarat zufolge findet der größte Zuzug von Menschen in die Küstenregionen heute in Entwicklungs­ländern oder Schwellenländern statt, in denen der Küstenschutz eher unterentwickelt ist. Dies sind vor allem: Indien, China, aber auch Vietnam, Bangladesch und Indonesien, wo mit besonders gravierenden Hochwasserschäden zu rechnen sein dürfte. Da es kaum Schutz durch Deiche oder Dämme gibt, ist zu befürchten, dass künftig noch mehr Menschen bei Sturmfluten in den Küstenregionen ertrinken werden. Darüber hinaus wird es wegen des mangelnden Küstenschutzes zu großen wirtschaft­lichen Schäden kommen, welche die schwachen Volkswirtschaften kaum kompensieren können. Textende
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