An Land können Hitzewellen für Menschen und Wildtiere tödlich sein und Ernten und Wälder verwüsten.
Auch im Ozean kann es zu ungewöhnlich warmen Perioden kommen. Diese können wochen- oder monatelang andauern, Kelpwälder und Korallen absterben und andere erhebliche Auswirkungen auf Meeresökosysteme, die Fischerei und die Aquakulturindustrie haben.
Bis vor kurzem wurde der Entstehung, Verteilung und Häufigkeit mariner Hitzewellen jedoch wenig Aufmerksamkeit geschenkt.
Langfristige Veränderung
Der Klimawandel erwärmt das Meerwasser und verursacht Verschiebungen in der Verbreitung und Häufigkeit von Algen, Korallen, Fischen und anderen Meeresarten. Beispielsweise sind im Hafen von Sydney heute häufig tropische Fischarten anzutreffen.
Aber diese Änderungen der Meerestemperaturen sind nicht stetig oder gleichmäßig, und Wissenschaftlern fehlten die Werkzeuge, um die globalen Muster mariner Hitzewellen und ihre biologischen Auswirkungen zu definieren, zu synthetisieren und zu verstehen.
Bei einem Treffen Anfang 2015 haben wir eine Gruppe von Wissenschaftlern mit Fachwissen in atmosphärischer Klimatologie, Ozeanographie und Ökologie einberufen, um eine Arbeitsgruppe zu marinen Hitzewellen zu bilden, um eine Definition für das Phänomen zu entwickeln: Eine längere Periode mit ungewöhnlich warmem Wasser an einem bestimmten Ort dafür Zeit des Jahres. Wichtig ist, dass Hitzewellen im Meer zu jeder Jahreszeit, Sommer oder Winter, auftreten können.
Ungewöhnlich warme Perioden können wochen- oder monatelang andauern, Seetangwälder und Korallen absterben lassen und andere erhebliche Auswirkungen auf Meeresökosysteme, die Fischerei und die Aquakulturindustrie weltweit haben (Bild).
Mit der vorliegenden Definition waren wir endlich in der Lage, historische Daten zu analysieren, um Muster in ihrem Auftreten zu bestimmen.
Analyse von marinen Hitzewellentrends
Im vergangenen Jahrhundert sind Hitzewellen im Meer weltweit immer länger und häufiger geworden. Die Anzahl der Hitzetage im Meer stieg von 1925 bis 2016 um 54 Prozent, mit einem sich beschleunigenden Trend seit 1982.
Wir haben mehr als 100 Jahre Meeresoberflächentemperaturdaten auf der ganzen Welt aus Schiffsmessungen, Aufzeichnungen von Küstenstationen und Satellitenbeobachtungen zusammengetragen und nach Veränderungen in der Häufigkeit und Dauer von Meereshitzewellen gesucht.
Diese Grafik zeigt eine jährliche Anzahl von Meereshitzetagen von 1900 bis 2016 als globaler Durchschnitt.
Wir fanden heraus, dass von 1925 bis 1954 und von 1987 bis 2016 die Häufigkeit von Hitzewellen um 34 Prozent zunahm und ihre Dauer um 17 Prozent zunahm.
Diese langfristigen Trends lassen sich durch den anhaltenden Anstieg der Meerestemperaturen erklären. Angesichts der Wahrscheinlichkeit einer anhaltenden Erwärmung der Meeresoberfläche im Laufe des 21. Jahrhunderts können wir davon ausgehen, dass es in Zukunft weltweit mehr Hitzewellen im Meer geben wird, mit Auswirkungen auf die biologische Vielfalt der Meere.
‘Der Blob’-Effekt
Zahlen und Statistiken sind informativ, aber hier ist, was das unter Wasser bedeutet.
Ein Meeresökosystem, das Anfang des 20. Jahrhunderts 30 Tage extremer Hitze ausgesetzt war, könnte jetzt 45 Tage extremer Hitze ausgesetzt sein. Diese zusätzliche Exposition kann sich nachteilig auf die Gesundheit des Ökosystems und die daraus resultierenden wirtschaftlichen Vorteile wie Fischerei und Aquakultur auswirken.
Eine Reihe von jüngsten Meereshitzewellen hat genau das getan.
Im Jahr 2011 tötete eine Meereshitzewelle vor Westaustralien einen Seetangwald und ersetzte ihn durch Rasenalgen. Die Verschiebung des Ökosystems blieb auch nach einer Normalisierung der Wassertemperaturen bestehen, was auf eine lang anhaltende oder vielleicht sogar dauerhafte Veränderung hindeutet.
Dasselbe Ereignis führte zu einem weit verbreiteten Verlust von Seegraswiesen in der ikonischen Shark Bay-Region mit Folgen für die Biodiversität, darunter eine erhöhte Bakterienblüte, ein Rückgang der blauen Krabben, Jakobsmuscheln und der Gesundheit grüner Schildkröten sowie eine Verringerung der langfristigen Kohlenstoffspeicherung dieser wichtige Lebensräume.
Beispiele für Auswirkungen mariner Hitzewellen auf Ökosysteme und Arten. Korallenbleiche und Seegrassterben (oben links und rechts). Massensterben und Musterveränderungen kommerziell wichtiger Arten (unten links und rechts)
In ähnlicher Weise störte 2012 eine Meereshitzewelle im Golf von Maine die lukrative Hummerfischerei. Das warme Wasser im späten Frühjahr ermöglichte es den Hummer, sich früher im Jahr als gewöhnlich an die Küste zu bewegen, was zu frühen Anlandungen und einem unerwarteten und erheblichen Preisverfall führte.
In jüngerer Zeit blieb ein anhaltend warmes Wassergebiet im Nordpazifik mit dem Spitznamen „The Blob“ jahrelang bestehen (2014-2016) und verursachte Fischereischließungen, Massenstrandungen von Meeressäugern und schädliche Algenblütenausbrüche entlang der Küste. Es veränderte sogar großräumige Wettermuster im pazifischen Nordwesten.
Da die globalen Meerestemperaturen weiter steigen und sich Hitzewellen im Meer immer weiter ausbreiten, werden die Meeresökosysteme, auf die viele für Nahrung, Lebensunterhalt und Erholung angewiesen sind, immer weniger stabil und vorhersehbar.
Der Link zum Klimawandel
Der anthropogene, also vom Menschen verursachte Klimawandel ist mit einigen dieser jüngsten marinen Hitzewellen verbunden.
Zum Beispiel machten menschliche Emissionen von Treibhausgasen die Meereshitzewelle 2016 im tropischen Australien, die zu einer massiven Bleiche des Great Barrier Reef führte, 53-mal wahrscheinlicher.
Noch dramatischer war, dass die Meereshitzewelle 2015-16 in der Tasmanischen See, die mehr als acht Monate andauerte und die tasmanische Fischerei- und Aquakulturindustrie störte, dank des anthropogenen Klimawandels über 300-mal wahrscheinlicher war.
Für Wissenschaftler besteht der nächste Schritt darin, zukünftige Veränderungen unter verschiedenen Erwärmungsszenarien zu quantifizieren. Wie viel häufiger werden sie auftreten? Wie viel wärmer werden sie sein? Und wie lange halten sie noch?
Letztendlich sollten Wissenschaftler Prognosen für politische Entscheidungsträger, Manager und die Industrie entwickeln, die die zukünftigen Auswirkungen mariner Hitzewellen für Wochen oder Monate im Voraus vorhersagen könnten. Der Besitz dieser Informationen würde Fischereimanagern helfen, zu wissen, wann sie eine Fischerei öffnen oder schließen müssen, Aquakulturunternehmen, Erntetermine zu planen, und Naturschutzmanagern, zusätzliche Überwachungsbemühungen durchzuführen.
Prognosen können helfen, die Risiken zu bewältigen, aber letztendlich müssen wir immer noch dringend handeln, um die Treibhausgasemissionen einzudämmen und die globale Erwärmung zu begrenzen. Wenn nicht, werden die Meeresökosysteme durch die extreme Meereshitze immer stärker belastet.
Quelle: Eric Oliver, Assistenzprofessor, Dalhousie University; Alistair Hobday, Senior Principal Research Scientist – Ozeane und Atmosphäre, CSIRO; Dan Smale, Forschungsstipendiat für Meeresökologie, Marine Biological Association; Neil Holbrook, Professor, Universität von Tasmanien; Thomas Wernberg, ARC Future Fellow in Marine Ecology, University of Western Australia, in einem Artikel für The Conversation.