Quelltext der Seite Wärmeinhalt der Ozeane

[[Datei:OceanHeatContent Cheng-de.svg|mini|Änderung des Wärmeinhalts der Ozeane seit 1940 in bis zu 2000&nbsp;m Tiefe<ref>Global Ocean Heat Content estimate from 1940 to 2018 (v3), L. Cheng, Januar 2019. Siehe auch: {{Literatur |Autor=Lijing Cheng, Kevin E. Trenberth, John Fasullo, Tim Boyer, John Abraham, Jiang Zhu1 |Titel=Improved estimates of ocean heat content from 1960 to 2015 |Sammelwerk=Science Advances |Datum=2017-03 |DOI=10.1126/sciadv.1601545 }}</ref>]]
[[Datei:Change in total heat content of earth.svg|mini|Entwicklung des Gesamtwärmebudgets der Erde
{{legend|#6095c9|Erwärmung der Wassersäule 0–700 m}}
{{legend|#285d91|Erwärmung der Wassersäule 700–2000 m}}
{{legend|#cd665f|Erwärmung der Eis- und Landflächen sowie der Atmosphäre}}]]
Als '''Wärmeinhalt der Ozeane''' (''engl. Ocean heat content (OHC)'') wird die Abweichung der im [[Meer]] oder auch Teilen desselben (z.&nbsp;B. [[Ozean]]en) gespeicherten [[thermische Energie |thermischen Energie]] (der [[Wärmemenge]]) gegenüber einem Referenzwert bezeichnet.<ref name="Levitus" /> Wasser hat eine höhere [[Wärmekapazität]] als Luft und die Gesamtmasse der Atmosphäre entspricht einer knapp 3&nbsp;m dicken Meerwasserschicht,<ref name="WillebrandJ">[[Jürgen Willebrand]]: ''Die Rolle der Ozeane für die Klimaentwicklung.'' In: Hubert Markl u.&nbsp;a. (Hrsg.): ''Wissenschaft in der globalen Herausforderung.'' S. Hirzel Wissenschaftlich Verlagsgesellschaft, Stuttgart, 1995, ISBN 3-8047-1417-X, S.&nbsp;115–126.</ref> während die Ozeane im Schnitt 3680&nbsp;m tief sind; daher ist der Wärmeinhalt der Ozeane höher als der der Atmosphäre. Die Atmosphäre hat nur etwa 2 % der gesamten Wärmekapazität der [[Erde]].<ref name="Rahmstorf" />

Vor allem infolge steigender [[Treibhausgas]]konzentrationen erwärmt sich gegenwärtig die Erde. Der weitaus größte Teil der zusätzlichen Energie wird in den Ozeanen gespeichert, ihr zunehmender Wärmeinhalt ist wesentlicher Indikator der [[Globale Erwärmung |globalen Erwärmung]]. Der [[Fünfter Sachstandsbericht des IPCC|Fünfte Sachstandsbericht des IPCC]] stellt fest, dass  mit ''hoher Wahrscheinlichkeit'' die Ozeane zwischen 1971 und 2010 etwa 93 % der zusätzlichen Energie gespeichert haben.<ref name="IPCC WGI AR5" /> Jüngere, von 2013 bis 2018 veröffentlichte Schätzungen deuten darauf hin, dass sich die Meereserwärmung seit 1991 beschleunigt hat und stärker ausfällt als im IPCC-Bericht von 2013 angegeben.<ref name="cheng2019"/> Wegen der [[Wärmeausdehnung]] von Wasser trägt die Erwärmung der Ozeane signifikant zum [[Meeresspiegelanstieg seit 1850|Meeresspiegelanstieg]] bei.

Die Erforschung der Meereswärme ist Gegenstand der [[Ozeanographie]] und [[Klimatologie]].

== Definition ==
Der flächenbezogene Wärmeinhalt einer von h1 bis h2 reichenden Wasserschicht lässt sich bei bekanntem [[Temperaturfeld]] über

:<math>H= \rho c_w \int_{h2}^{h1}  T(z) dz</math>

bestimmen und hat die Einheit J/m<sup>2</sup>.

Dabei sind <math>\rho</math> – Wasserdichte, <math>c_w</math> – [[spezifische Wärmekapazität]] des Meerwassers, h2 – untere Tiefe, h1 – obere Tiefe, <math>T(z)</math> – Feld [[Potentielle Temperatur |potentieller Temperaturen]] des Wassers.<ref>{{cite book|last=Dijkstra|first=Henk A.|title=Dynamical oceanography|year=2008|publisher=Springer Verlag|location=Berlin|isbn=978-3-540-76375-8|page=276|edition=[Corr. 2nd print.]}}</ref>

== Bestimmung ==
Bei der Bestimmung des Wärmeinhalts der Ozeane wird oft aus historischen Gründen zwischen den ersten 700&nbsp;m der Wasseroberfläche und den darunter liegenden Wassermassen, der [[Tiefsee]], unterschieden.<ref name="Rahmstorf" />
Dazu wird die Wassertemperatur mit verschiedenen Methoden gemessen, oft mit einer [[Nansenflasche]]. 

Zur Bestimmung speziell der Temperatur der Tiefsee gibt es seit dem Jahr 2000 das [[Argo (Programm)|Argo-Programm]], bei dem mit, Stand 2020, 3000 Treibbojen (''floats''), die in regelmäßigen Zeitabständen bis zu 2000 Meter tief tauchen, Temperatur, Leitfähigkeit und Druck ermittelt und an ein Satellitensystem übertragen werden.<ref>{{cite web | title = Argo FAQ Webseite| url= http://www.argo.ucsd.edu/FAQ.html | accessdate=2020-01-14}}</ref> Die so gewonnenen Daten sind vor allem für [[Klimatologie|Klimaforscher]] interessant, die die [[anthropogen]]e [[Klimaveränderung]] erforschen. Auswertungen der Daten des ''ARGO-Projekts'' zeigen, dass Oberflächen[[wind]]e warmes Wasser der Oberfläche vertikal verteilen.<ref name="Balsameda" />

== Veränderungen ==
Werte des OHC schwanken von Jahr zu Jahr aufgrund der [[Streuungsmaß (Statistik)|Klimavariablität]], zum Beispiel [[El Niño-Southern Oscillation|El Niño-Ereignissen]], oder aufgrund von [[Messfehler]]n.<ref name="cheng2020"/>

[[Modell]]-Studien ergaben, dass während [[La Niña|La-Niña]]-Jahren durch wechselnde Winde vermehrt wärmere Wassermassen über [[Meeresströmung]]en in tiefere Meeresschichten transportiert werden. Dies führt zu einer höheren Wärmeaufnahme in der [[Tiefsee]] und einer geringeren in Atmosphäre und oberflächennahen Wasserschichten.<ref name="Meehl et al 2011" /> Dekaden zunehmenden Wärmegehalts in Tiefen unterhalb 750&nbsp;m werden mit negativen Phasen der [[Pazifische Dekaden-Oszillation|interdekadischen Pazifischen-Oszillation (IPO)]] in Verbindung gebracht.<ref name="Meehl et al 2013"/> Während der [[El Niño|El-Niño]]-Jahre der ENSO-Zirkulation befördern Meeresströmungen wesentlich weniger Wassermassen in die Tiefsee; dadurch steigen nahe der Meeresoberfläche die [[Meeresoberflächentemperatur|Temperaturen]] des Wassers und der Atmosphäre stärker an.<ref name="Painting" />

Die anthropogene globale Erwärmung zeigt sich in der Zunahme der Temperaturen und des Wärmeinhalts aller Wasserschichten. Oberflächennahe Wasserschichten erwärmen sich dabei wesentlich rascher als tiefe. Eine Gruppe um den chinesischen [[Atmosphärenphysik]]er Lijing Cheng gab in einer 2020 veröffentlichten Arbeit die Zunahme des OHC im Zeitraum 1960–2019 mit insgesamt 370 ± 81 [[Zettajoule]] (ZJ) an. Davon entfielen 41 % auf die Tiefen von 0–300&nbsp;m, 21,5 % auf 300–700&nbsp;m, 28,6 % auf 300–700&nbsp;m und 8,9 % auf unter 2000&nbsp;m. Während der Wärmeinhalt 1955–1986 noch mit einer [[Änderungsrate |Rate]] von um die 2,1&nbsp;ZJ pro Jahr zunahm, waren es 1987–2019 etwa 9,4&nbsp;ZJ. Der ozeanische Wärmeinhalt (OHC) nimmt am deutlichsten im [[Atlantischer Ozean |Atlantischen Ozean]] und im [[Südlicher Ozean |Südlichen Ozean]] zu; letzterer hat zwischen 1970 und 2017 in Tiefen von 0 bis 2000&nbsp;m um die 40 % der zusätzlichen Wärmeenergie aufgenommen. Die Zunahme des OHC ging mit einem zunehmenden Wärmetransport über den Äquator einher. Für Ökosysteme und Fischerei bedrohliche [[marine Hitzewelle]]n ereignen sich häufig in Meeresregionen, die sich besonders stark erwärmen.<ref name="cheng2020"/>

== Energiegewinnung ==
{{Hauptartikel|Meereswärmekraftwerk}}
Der Wärmeinhalt der Ozeane wird seit 1881 als erneuerbare Energieform erforscht.<ref name="chiles" /> Diese Form der Energiegewinnung erwies sich als bislang nicht praktikabel. Bis auf einige Versuchsanlagen wurde kein solches Kraftwerk in Betrieb genommen.

== Literatur ==
* {{Literatur |Autor=J. P. Abraham u.&nbsp;a. |Titel=A review of global ocean temperature observations: Implications for ocean heat content estimates and climate change |Sammelwerk=[[Reviews of Geophysics]] |Datum=2013-08 |DOI=10.1002/rog.20022 |Kommentar=open access}}

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="Levitus">{{cite journal | author = S. Levitus, J. I. Antonov, T. P. Boyer, O. K. Baranova, H. E. Garcia, R. A. Locarnini, A. V. Mishonov, J. R. Reagan, D. Seidov, E. S. Yarosh, M. M. Zweng | title = World ocean heat content and thermosteric sea level change (0–2000 m), 1955–2010 | journal = [[Geophysical Research Letters]] | volume = 39 | issue = 10 | pages = | year = 2012 | url= http://www.issibern.ch/teams/climatemodels/wp-content/uploads/2015/03/Levitus-2012_world-ocean-heat-content-1955-2010.pdf | doi=  10.1029/2012GL051106 }}
</ref>
<ref name="IPCC WGI AR5">{{cite journal |author= | journal = IPCC Fifth Assessment Report | year = 2013  | month = September | title = Working Group I Contribution to the IPCC Fifth Assessment Report Climate Change 2013: The Physical Science Basis Summary for Policymakers  | pages = 1–36 | url= http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg1/WG1AR5_SPM_FINAL.pdf }}
</ref>
<ref name="Rahmstorf">{{cite web | url=http://www.realclimate.org/index.php/archives/2013/09/what-ocean-heating-reveals-about-global-warming  | title=What ocean heating reveals about global warming | accessdate=2013-09-29 | author=[[Stefan Rahmstorf]] | date=2013-09-25 | language=Englisch }}
</ref>
<ref name="Balsameda">{{cite journal | author = Magdalena A. Balmaseda, Kevin E. Trenberth, Erland Källén | year = 2013 | title = Distinctive climate signals in reanalysis of global ocean heat content | journal = Geophysical Research Letters | volume = 40 | issue = 9 | pages = 1754–1759 | doi=  10.1002/grl.50382 }}
</ref>
<ref name="Meehl et al 2011">{{cite journal |author=Gerald A. Meehl, Julie M. Arblaster, John T. Fasullo, Aixue Hu & Kevin E. Trenberth | year = 2011 | title = Model-based evidence of deep-ocean heat uptake during surface-temperature hiatus periods | journal = [[Nature Climate Change]]  | volume = 1  | issue =  | pages = 360–364 | doi =10.1038/nclimate1229 }}
</ref>
<ref name="Meehl et al 2013">{{cite journal | author = Meehl, Gerald A., Aixue Hu, Julie M. Arblaster, John Fasullo, Kevin E. Trenberth | year = 2013 | title = Externally Forced and Internally Generated Decadal Climate Variability Associated with the Interdecadal Pacific Oscillation | journal = [[Journal of Climate]] | volume = 26  | issue =  | pages = 7298–7310 | doi = 10.1175/JCLI-D-12-00548.1 }}</ref>
<ref name="Painting">{{cite web | url=http://www.skepticalscience.com/A-Looming-Climate-Shift-Will-Ocean-Heat-Come-Back-to-Haunt-us.html | title=A Looming Climate Shift: Will Ocean Heat Come Back to Haunt us? | accessdate=2013-09-29 | author=Rob Painting | date=24. Juni 2013 | language= Englisch}}
</ref>
<ref name="cheng2019">{{Literatur |Autor=Lijing Cheng, John Abraham, Zeke Hausfather, Kevin E. Trenberth |Titel=How fast are the oceans warming? |Sammelwerk=Science |Datum=2019-01-11 |DOI=10.1126/science.aav7619 }}</ref>
<ref name="cheng2020">{{Literatur |Autor=Lijing Cheng, [[John P. Abraham]], Jiang Zhu, [[Kevin Edward Trenberth]], John Fasullo, Tim Boyer, Ricardo Locarnini, Bin Zhang, Fujiang Yu, Liying Wan, Xingrong Chen, Xiangzhou Song, Yulong Liu, [[Michael E. Mann]] |Titel=Record-Setting Ocean Warmth Continued in 2019 |Sammelwerk=Advances in Atmospheric Sciences |Datum=2020-02 |DOI=10.1007/s00376-020-9283-7}}</ref>
<ref name="chiles">{{Cite journal | author = James Chiles | title = The Other Renewable Energy | journal = Invention and Technology | volume = 23 | issue = 4 | pages = 24–35 | date = 2009 | url = http://www.clubdesargonautes.org/energie/chiles.pdf}}
</ref>
</references>

{{SORTIERUNG:Warmeinhalt der Ozeane}}
[[Kategorie:Klimatologie]]
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[[Kategorie:Tiefsee]]
[[Kategorie:Wärmeanomalie|*Ozeane]]
[[Kategorie:Klimawandel (globale Erwärmung)]]