Meeresspiegelanstieg seit 1850

Kern, Ursachen und Bedeutung

Der globale mittlere Meeresspiegel steigt seit der Mitte des 19. Jahrhunderts deutlich und seit den späten 1960er-Jahren beschleunigt an. Von 1901 bis 2018 betrug der Anstieg etwa 20 cm (±5 cm). Die durchschnittliche Rate lag 1901–1971 bei 1,3 mm/Jahr, 1971–2006 bei 1,9 mm/Jahr und 2006–2018 bei 3,7 mm/Jahr. Seit mindestens 1971 ist die menschengemachte globale Erwärmung die Hauptursache.

Der Anstieg entsteht vor allem durch zwei Vorgänge: Erwärmtes Meerwasser dehnt sich aus, und schmelzende Gletscher sowie Eisschilde führen zusätzliches Wasser vom Land in die Ozeane. Ursache der Erwärmung sind insbesondere Treibhausgase aus der Nutzung fossiler Energieträger sowie aus nicht nachhaltiger Forst- und Landwirtschaft.

Für 1993–2018 entfielen etwa 45,9 % des Anstiegs auf die Wärmeausdehnung der Meere, 19,4 % auf Gletscherschmelze, 15,2 % auf den Grönländischen und 8,6 % auf den Antarktischen Eisschild. Veränderungen landbasierter Wasserspeicher wie Grundwasser und Stauseen trugen 10,9 % bei. Vor 1970 hatte die zunehmende Speicherung an Land den Meeresspiegel dagegen noch gesenkt.

Schwimmendes Meereis und Eisberge tragen nur wenig bei. Würde alles heute schwimmende Eis schmelzen, stiege der Meeresspiegel um etwa 4 cm. Der kleine Effekt entsteht, weil Meerwasser etwa 2,6 % dichter als salzfreies Wasser ist.

Vergangenheit und bisherige Entwicklung

Über erdgeschichtliche Zeiträume hängen globale Temperatur und Meeresspiegel eng zusammen: Eine Änderung der globalen Durchschnittstemperatur um 1 K ist langfristig mit etwa 10 bis 20 m Meeresspiegeländerung verbunden. Im Paläogen vor etwa 35 Millionen Jahren war die Erde weitgehend frei von großen polaren Eiskappen; der Meeresspiegel lag knapp 70 m höher. Im Pliozän vor etwa 3 Millionen Jahren war es rund 2 bis 3 K wärmer als vorindustriell, der Meeresspiegel lag etwa 15 bis 25 m höher.

Während der Eem-Warmzeit vor etwa 126.000 bis 115.000 Jahren lag der Meeresspiegel nach den meisten neueren Studien 6 bis 9 m über dem heutigen Niveau. Der Grönländische Eisschild steuerte davon etwa 1,5 bis 2,5 m bei und verlor wahrscheinlich 20 bis 30 % seiner Masse; einzelne Studien schätzen bis zu 60 %. Beim Letzteiszeitlichen Maximum vor etwa 20.000 Jahren war die globale Durchschnittstemperatur ungefähr 6 K niedriger als vorindustriell und der Meeresspiegel 120 m tiefer. Nach einem raschen Anstieg verlangsamte sich die Entwicklung vor etwa 8000 Jahren; vor etwa 3000 Jahren stabilisierte sich der Meeresspiegel nahezu.

Der heutige anhaltende Anstieg setzte zwischen 1820 und 1860 ein. Pegel- und Satellitenmessungen ergeben für 1901–2018 20 ±5 cm; zwischen 1993 und 2025 kamen etwa 11 cm hinzu. Die Beschleunigung betrug 1971–2018 geschätzt 0,075 mm/Jahr² und 1993–2018 etwa 0,094 mm/Jahr². Der Anstieg im 20. Jahrhundert war schneller als in jedem anderen Jahrhundert der vergangenen 3000 Jahre.

Regional fällt er unterschiedlich aus. Ursachen sind Meeresströmungen, Süßwassereinträge, atmosphärischer Wärmetransport, Hebung oder Senkung des Landes und Veränderungen des Schwerefelds durch schmelzende Eisschilde. Grundwasserentnahme, Förderung fossiler Brennstoffe und Staudämme können Städte und Flussdeltas zusätzlich absinken lassen.

Projektionen bis 2150

Der Sechste Sachstandsbericht des IPCC erwartet bis 2050 gegenüber 1995–2014 etwa 20 cm zusätzlichen Anstieg, weitgehend unabhängig vom Emissionsszenario. Danach unterscheiden sich die Entwicklungen stärker. Bis 2100 gelten folgende Werte als wahrscheinlich:

• Beim 1,5-Grad-Weg: 44 cm, mit einer Spanne von 32–62 cm.
• Bei Einhaltung des Zwei-Grad-Ziels: 51 cm, mit einer Spanne von 40–69 cm.
• Bei hohen Emissionen: 77 cm, mit einer Spanne von 63–101 cm.

„Wahrscheinlich“ bedeutet im IPCC-Verfahren, dass der tatsächliche Wert mit einem Drittel Wahrscheinlichkeit außerhalb der angegebenen Spanne liegt. Für Küsteninfrastruktur muss daher mit etwa 16 % Wahrscheinlichkeit auch ein höherer Anstieg berücksichtigt werden. Schwer berechenbare Prozesse, etwa eine Destabilisierung polarer Eisschilde, könnten bei hohen Emissionen bis 2100 mehrere Dezimeter zusätzlich verursachen. Ein Anstieg um 2 m bis 2100 kann bei sehr hohen, weiter steigenden Emissionen nicht ausgeschlossen werden.

Bis 2150 werden bei strengem Klimaschutz 0,5–1,0 m und bei hohen Emissionen 1,0–1,9 m erwartet, sofern Eisschilde nicht beschleunigt ins Meer fließen. Einschließlich nur mit geringem Vertrauen abschätzbarer Prozesse sind mehr als 5 m nicht ausgeschlossen. Die zwischen 2021 und 2025 veröffentlichten Studien ergeben bei besonders hohen Emissionen eine wahrscheinliche Bandbreite von 0,6–2,0 m, bei strengem Klimaschutz von −0,1–1,3 m.

Frühere IPCC-Berichte nannten niedrigere Bereiche, teilweise weil die Dynamik der Eisschilde zunächst nicht einbezogen wurde. Der Vierte Sachstandsbericht von 2007 erwartete bis 2090–2099 gegenüber 1980–1999 18–59 cm; der Fünfte Sachstandsbericht von 2013 erhöhte die Spanne je nach Szenario auf 26–98 cm.

Langfristige Entwicklung

Der Meeresspiegel reagiert über Jahrhunderte bis Jahrtausende. Selbst nach einer Stabilisierung der Lufttemperatur erwärmt sich das Tiefenwasser noch mehrere Jahrhunderte weiter, weil warmes Oberflächenwasser mit kälterem Tiefenwasser vermischt wird. Bereits ausgestoßene Treibhausgase bewirken deshalb einen langfristigen Anstieg.

Bis 2300 sind gegenüber 1995–2014 bei niedrigen Emissionen 0,3–3,1 m möglich, bei einem fossil geprägten Emissionspfad 1,7–6,8 m. Unter Einbeziehung der sehr unsicheren „Marine Ice Cliff Instability“, eines möglichen instabilen Zusammenbruchs antarktischer Eisklippen, könnten es bis zu 16 m werden. Der Westantarktische Eisschild mit dem Thwaites-Gletscher gilt möglicherweise bereits als destabilisiert; in diesem Fall würden seine Gletscher über die nächsten Jahrhunderte etwa 3 m beitragen.

Wird die Erwärmung auf höchstens 2 °C begrenzt, deuten Studien auf 2–6 m Anstieg in 2000 Jahren und 8–13 m in 10.000 Jahren. Bei bis zu 5 °C Erwärmung werden 19–22 m in 2000 Jahren und 28–37 m in 10.000 Jahren angegeben.

Bei vollständigem Abschmelzen würde Grönland etwa 7,3 m beitragen, die gesamte Antarktis rund 58 m. Rund 160.000 Gletscher könnten zusammen 24 cm, polare Plateaugletscher außerhalb Grönlands und des antarktischen Festlands 27 cm beitragen. Eine weitgehend eisfreie Erde hätte einen 70–76 m höheren Meeresspiegel; solche Bedingungen könnten langfristig bei 7 bis 13 °C globaler Erwärmung eintreten.

Folgen, gefährdete Gebiete und Schutz

Besonders bedroht sind tief liegende Küsten, Städte, Flussdeltas und Inselstaaten. Fünf zentrale Folgen sind die Erosion von Stränden und Steilküsten, stärkere Flut- und Sturmschäden, dauerhafte Überschwemmungen, ein höherer Grundwasserspiegel sowie Salzwasserintrusion, also das Eindringen von Salz in Grund- und Oberflächenwasser.

Zu den besonders gefährdeten Ländern zählen Bangladesch, Ägypten, Pakistan, die Malediven, Indonesien und Thailand. In Ägypten leben rund 12 Millionen Menschen beziehungsweise 16 % der Bevölkerung in Gebieten, die bei 50 cm Anstieg überflutet würden. In Bangladesch wohnen mehr als 10 Millionen Menschen höchstens 1 m über dem Meer; bei 1 m Anstieg müssten ohne Küstenschutz insgesamt 70 Millionen Menschen umgesiedelt werden, und die Reisernte würde sich durch Landverlust und Bodenversalzung halbieren.

Ohne Gegenmaßnahmen würden bei 1 m Anstieg weltweit 150.000 km² Land dauerhaft überflutet, darunter 62.000 km² küstennahe Feuchtgebiete. 180 Millionen Menschen und Besitz im Wert von 1,1 Billionen Dollar wären beim heutigen Stand betroffen. Verbesserte Höhendaten weisen darauf hin, dass frühere Modelle das lokale Meeresniveau im Mittel um 20–30 cm, teilweise um mehrere Meter unterschätzten. Bei 1 m Anstieg könnten daher 77–132 Millionen statt zuvor geschätzter 34–49 Millionen Menschen betroffen sein. Eine Studie von 2019 schätzte, dass bis 2050 etwa 300 Millionen Menschen durchschnittlich einmal jährlich Überschwemmungen erleben könnten.

Kleine Inseln sind zusätzlich durch Sturmfluten, intensivere tropische Wirbelstürme, Dürren, veränderte Niederschläge und Korallenbleichen gefährdet. Atolle können durch Ablagerung von Korallenbruch und Sand dennoch Land gewinnen: Funamanu wuchs 1950–2010 um 0,44 ha, fast 30 % seiner Ausgangsfläche.

Küstenschutz ist in den meisten Fällen mit weniger als 0,1 % des Bruttoinlandsprodukts deutlich billiger als die Schäden durch Untätigkeit. Möglichkeiten sind technische Schutzanlagen, Sandvorspülungen und kontrollierter Rückzug aus gefährdeten Gebieten.

Deutschland und Messung

An Deutschlands Küsten stieg der Meeresspiegel in den vergangenen 100 Jahren ungefähr so stark wie im globalen Mittel; künftig ist eine Beschleunigung zu erwarten. Nord- und Ostsee werden voraussichtlich mindestens mit der globalen Rate steigen. Mehr als 1 m bis 2100 ist möglich, besonders bei anhaltend hohen Emissionen. Sturmfluten an der Nordsee sind bereits höher und häufiger als vor einigen Jahrzehnten. Gefährdet sind das Wattenmeer, Halligen sowie Ost- und Nordfriesische Inseln. Für Borkum, Juist, Norderney, Spiekeroog, Langeoog und große Teile Föhrs wird langfristig vor Überflutung gewarnt. Sandaufspülungen sollen die Folgen mindern.

Der Meeresspiegel wird hauptsächlich mit Pegeln und Satelliten beobachtet. Pegel messen den Wasserstand relativ zum örtlichen Boden. Erste Anlagen gab es zu Beginn des 18. Jahrhunderts; Ende der 2010er-Jahre waren es mehr als 2000. Für globale Aussagen müssen ungleichmäßige Messreihen sowie Hebung und Senkung des Landes korrigiert werden, heute unter anderem mithilfe von GPS. Für frühere Zeiten sind statistische Schätzungen nötig; ab 1900 liegt deren mittlere Unsicherheit bei etwa 1 mm/Jahr.

Die Satellitenaltimetrie, also die satellitengestützte Höhenmessung der Meeresoberfläche, begann 1992 mit TOPEX/Poseidon; regelmäßige Messungen des Meeresspiegels laufen seit 1993. Weitere Missionen untersuchen Temperatur, Wasser, Eis und deren Veränderungen. GRACE lieferte seit Mai 2006 Daten, mit denen für die Antarktis innerhalb von drei Jahren ein Eisverlust von etwa 150 km³ nachgewiesen wurde, entsprechend 0,4 mm Meeresspiegelanstieg pro Jahr. ICESat maß von Januar 2003 bis Oktober 2009 mit Lasertechnik unter anderem Eisdicken; ICESat-2 startete im September 2018.