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Meeresspiegel
Der Meeresspiegel ist das Höhenniveau der
Meeresoberfläche. Von einem langjährigen mittleren Meeresspiegel ist der
momentane Meeresspiegel zu unterscheiden, der von Gezeiten, Wind und
Wellen, Strömungen und Salzgehalt beeinflusst wird.
Der mittlere Meeresspiegel
In der Geodäsie dient oft ein mittlerer
Wasserspiegel (MW) als Nullniveau für Höhenangaben (Meereshöhen). Dazu
werden die an Küstenpegeln gemessenen Wasserstände über Jahrzehnte hinweg gemittelt, sodass
jahreszeitliche Effekte und die Gezeiten praktisch eliminiert sind.
Solche in verschiedenen Zeiträumen ermittelten
Mittelwerte verschiedener Pegelstationen liegen jedoch nicht genau
auf einer Äquipotentialfläche, weshalb sich die Nullniveaus der
Höhensysteme verschiedener Länder etwas unterscheiden.
Beispielsweise differieren die Mittelmeer-Pegel
Triest und
Genua zum
Amsterdamer Pegel um etwa 30 cm.
Normalhöhennull
Die Bezeichnung der Bezugsfläche für die Angabe von Höhen über dem Meeresspiegel in Deutschland ist das Normalhöhennull (NHN) Es ist seit 1993 der Nachfolger des 1879 eingeführten Normalnull (NN) in Deutschland.
Der
momentane Meeresspiegel
Gezeiten und Wind
An den meisten Orten schwankt der Meeresspiegel im Verlaufe des Tages
durch die Gezeiten. Sie haben eine Periode von durchschnittlich 12½ Stunden
und hängen vom Stand des Mondes und
in schwächerem Ausmaße vom
Sonnenstand ab.
Hochwasser (als höchster Punkt der Flut)
herrscht in dem Meeresgebiet, über dem der Mond steht, und auf der genau
gegenüberliegenden Seite, während das
Niedrigwasser dazwischen auftritt.
Eine besonders starke Flut, die Springflut, entsteht, wenn Mond und Sonne auf derselben Seite der
Erde stehen (zu Neumond,
der
Konjunktion von Sonne und Mond) oder wenn sie einander
gegenüberstehen (zu
Vollmond, der
Opposition von Sonne und Mond).
Während der Gezeitenhub auf dem freien Meer höchstens ± 0,5 Meter ausmacht, ist er in Küstennähe aufgrund von Staueffekten oft merklich größer. Wird der Hub durch auflandige Winde (Winde zum Land hin) verstärkt, kann eine Sturmflut entstehen. Als Nippflut bezeichnet man jene Flut, bei der Sonne und Mond von der Erde aus betrachtet in einem Winkel von 90° zueinander stehen (zunehmender oder abnehmender Halbmond) und die Flut deshalb schwächer ausgeprägt ist.
Durch die gezeitenbedingten Wasserstandsunterschiede und die damit verbundenen Verschiebungen riesiger Wassermassen entstehen in flachen Gewässern, an Kaps und an Engstellen zwischen Inseln starke Strömungen.
Wind über größere Distanzen erzeugt durch kontinuierliche Adhäsion an der Wasseroberfläche am ferneren Ende einer Wasserfläche eine Hebung des Wasserspiegels. Dabei bewegt sich Oberflächenwasser langsam in Windrichtung (Driftstrom). Am näheren Ende entsteht dadurch eine Absenkung. An Engstellen, beispielsweise zwischen Inseln, werden sowohl die Wasserstandsunterschiede als auch die Strömung verstärkt.
Geringeren, aber messbaren Einfluss haben auch regionale Unterschiede in der Wassertemperatur und im Salzgehalt. Sie sind die Ursachen der meisten Meeresströmungen.
Regionale Unterschiede der Erdanziehungskraft
Die der Wasseroberfläche (die als annähernd ellipsoidisch betrachtet werden kann) hängt auch von der Dichteverteilung im Erdinneren ab: Je dichter der regionale Erdmantel ist, umso höher ist an diesen Stellen die Schwerkraft. So liegt der Wasserspiegel im Indischen Ozean bei Sri Lanka bis zu 105 Meter tiefer als im Durchschnitt, nordöstlich von Australien bei Neuguinea ist der Meeresspiegel bis zu 80 Meter höher als im Durchschnitt. Der Wasserspiegel passt sich also dem lokalen Gravitationspotential der Erde an. Ein Schiff, das der beschriebenen Strecke folgt, verrichtet daher keine Arbeit zur Überwindung der Höhenunterschiede.
Globaler Anstieg des Meeresspiegels ab dem 19. Jahrhundert
Seit der Mitte des 19. Jahrhunderts ist – global betrachtet – ein deutlicher Meeresspiegelanstieg zu beobachten, der allein im 20. Jahrhundert bei etwa 17 cm gelegen hat. In den vergangenen Jahrzehnten ist zudem eine Beschleunigung zu beobachten: Der durchschnittliche Meeresspiegelanstieg im Zeitraum von 1901 bis 2010 wird im Fünften Sachstandsbericht des IPCC mit 19 ± 2 cm angegeben. Zwischen 1901 und 2010 stieg der Meeresspiegel um 1,7 mm/Jahr, im Zeitraum 1993 bis 2010 waren es durchschnittlich 3,2 mm/Jahr. Für das Jahr 2018 wurde der Rekordwert von 3,7 mm gemessen.
Durch die bereits erfolgten Treibhausgasfreisetzungen werden die Meeresspiegel noch auf Jahrhunderte weiter ansteigen, die Höhe des Anstieges ist abhängig von der Menge der freigesetzten Treibhausgase. Der Meeresspiegelanstieg beruht im Wesentlichen auf zwei Phänomenen: Die Erwärmung der Ozeane führt zur Ausdehnung des Wassers, die gestiegenen Lufttemperaturen zum Abschmelzen von Gletschern und Eisschilden, wodurch Wasser vom Festland in die Ozeane gelangt.
Eine Ursache für die globale Erwärmung von Ozeanen und Atmosphäre ist die menschliche Aktivität. In welchem Ausmaß langfristige geodynamische Veränderungen wie das Absinken tektonischer Platten oder eine Gegenbewegung zur kleinen Eiszeit (um 1850) beim Anstieg des Meeresspiegels eine Rolle spielen, ist bisher noch ungeklärt.
Der Meeresspiegelanstieg bedroht besonders Inselstaaten und Länder mit breiter Küstenfläche sowie einem tief liegenden Hinterland, etwa Bangladesch und die Niederlande. Dabei sind ärmere Staaten deutlich mehr gefährdet als wohlhabende Industriestaaten, die sich kostspielige Küstenschutzmaßnahmen leisten können. Effektiver Küstenschutz kostet deutlich weniger – in den meisten Fällen weniger als 0,1 % des BIP – als die Beseitigung der Schäden, die aus Inaktivität resultieren.
Rekonstruktionen des eustatischen Meeresspiegels vom Kambrium (rechts) bis heute (links)
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Von 1870 bis 2009 stieg der mittlere Meeresspiegel um etwa 25 cm
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Schwankungen des Meeresspiegels in geologischen Zeiträumen
Mittel- bis langzyklische Schwankungen des globalen mittleren Meeresspiegels in Größenordnungen von mehreren zehner bis wenigen hundert Metern sind erdgeschichtliche Normalität. Diese werden als eustatische Meeresspiegelschwankungen bezeichnet. In den vergangenen 540 Millionen Jahren (Phanerozoikum) sind in der geologischen Überlieferung eine Vielzahl von Phasen mit hohem (insbesondere im Ordovizium und in der Oberkreide) und tiefem (insbesondere in Karbon, Perm, Trias und im jüngeren Känozoikum) eustatischem Meeresspiegel identifiziert worden. Schätzungen des mittleren eustatischen Meeresspiegels im Phanerozoikum zeigen, dass sich die Erde zurzeit in einer Phase mit sehr niedrigem eustatischem Meeresspiegel befindet. Neben den für den aktuell gemessenen eustatischen Meeresspiegelanstieg verantwortlich gemachten klimatischen Faktoren spielen in geologischen Zeiträumen auch die Geodynamik (speziell Schwankungen in der Ozeanbodenspreizungsrate) und, sowohl klimatisch als auch geodynamisch beeinflusst, isostatische Vertikalbewegungen der ozeanischen Erdkruste eine Rolle.
In geologischem Kontext, das heißt vor allem hinsichtlich des Einflusses des Meeresspiegels auf Sedimentation und Erosion, wird ein Anstieg des Meeresspiegels bzw. ein landeinwärtiges Wandern der Küstenlinien als Transgression und ein Fallen des Meeresspiegels bzw. ein seewärtiges Wandern der Küstenlinien als Regression bezeichnet. Ein sehr langsames, „tastendes“ Vordringen des Meeres wird Ingression genannt. Jedoch zeigen regional beobachtete Transgressionen bzw. Regressionen nicht zwangsläufig eine Änderung des eustatischen Meeresspiegels an, denn dass in einer bestimmten Region das Meer vordringt oder zurückweicht, kann auch mit einer regionalen Absenkung (Subsidenz) bzw. Hebung („Uplift“) der kontinentalen Erdkruste zusammenhängen.
Während der letzten Kaltzeit sank der Meeresspiegel ab und lag an seinem Tiefpunkt über 100 Meter tiefer als heute. Durch die vergrößerte Landfläche entstanden vielerorts Landbrücken zwischen Gebieten, die vorher – und auch später wieder – durch Meerwasser voneinander getrennt waren.
Siehe auch
Weblinks
Quellen
Bildernachweis