FAQ 3.2 | Gibt es Belege für Änderungen im Wasserkreislauf der Erde?

Zum Wasserkreislauf der Erde gehören  Verdunstung und Niederschlag von Feuchtigkeit an der Erdoberfläche. Änderungen des Wassergehalts der Atmosphäre  liefern  deutliche  Belege dafür, dass der Wasserkreislauf bereits auf ein wärmer werdendes Klima reagiert.  Weitere Belege stammen aus Änderungen der Salzgehaltverteilung im Ozean, die aufgrund fehlender Langzeitbeobachtungen von Regen und Verdunstung über den globalen Ozeanen zu einem wichtigen Proxy für diese Größen geworden ist.

Für ein wärmeres Klima wird  erwartet, dass sich der Wasserkreislauf verstärkt, da wärmere  Luft mehr Wasserdampf aufnehmen kann: Für jedes Grad Celsius an Erwärmung  kann die Atmosphäre  ungefähr sieben Prozent mehr Wasserdampf aufnehmen. Beobachtungen  seit  den  1970er Jahren zeigen Zunahmen des Wasserdampfs in der bodennahen  und der unteren Atmosphäre (FAQ 3.2, Abbildung 1a) mit  einer Änderungsgeschwindigkeit, die  mit  der beobachteten Erwärmung konsistent ist. Darüber hinaus wird projiziert, dass sich Verdunstung und Niederschlag in einem wärmeren  Klima verstärken. 

Aufzeichnungen von Änderungen des Ozeansalzgehalts in den letzten 50 Jahren unterstützen diese Projektion. Meerwasser enthält sowohl  Salz als auch Wasser, und  sein Salzgehalt  ist eine  Funktion  des Gewichts der enthaltenen gelösten Salze. Da sich die gesamte Salzmenge – die aus Gesteinsverwitterung stammt  – innerhalb von für den Menschen relevanten Zeiträumen  nicht  verändert,  kann der Salzgehalt von Meerwasser – über Tage oder Jahrhunderte – nur durch den Eintrag oder den Verlust von Süßwasser verändert  werden.

Die Atmosphäre verbindet diejenigen Ozeangebiete, in denen Wasser verdunstet, mit denen, die Süßwasser hinzubekommen, indem  sie Wasserdampf von einem Ort  zum anderen  transportiert. Die Verteilung des Salzgehalts an der Meeresoberfläche spiegelt weitgehend  die räumliche  Verteilung von Verdunstung minus Niederschlag, Abfluss von den Kontinenten und Meereisprozessen wider. Die Verteilungsmuster verschieben sich teilweise relativ zueinander aufgrund der Meeresströmungen. 

In den Subtropen  ist der Ozean aufgrund der im Vergleich zum Niederschlag größeren Verdunstung sehr salzhaltig, während  der Salzgehalt in den hohen Breiten  und in den Tropen niedriger ist, da dort  die Niederschläge gegenüber  der Verdunstung überwiegen (FAQ 3.2, Abbildung 1b, d). Der Atlantik – das Ozeanbecken mit  dem höchsten Salzgehalt – verliert mehr Wasser durch Verdunstung als er durch Regen gewinnt. Im Pazifik dagegen ist diese Balance nahezu ausgewogen (d. h. Zuwachs durch Niederschlag gleicht den Verlust durch Verdunstung fast aus), und im Südlichen Ozean (Region um den Antarktischen Kontinent) überwiegen die Niederschläge.

Änderungen des Salzgehalts nahe der Meeresoberfläche und im oberen  Ozean haben das durchschnitt- liche  Verteilungsmuster des Salzgehaltes verstärkt. Die durch  Verdunstung dominierten subtropischen Gebiete wurden  salzhaltiger,  und die niederschlagsdominierten subpolaren und tropischen Regionen süßten aus. Betrachtet man die obersten 500 m, wurde der verdunstungsdominierte Atlantik salzreicher, während der nahezu neutrale Pazifik und der niederschlagsdominierte Südliche Ozean salzärmer wurden (FAQ 3.2, Abbildung 1c). 

Niederschlags- und Verdunstungsänderungen direkt und global zu beobachten ist schwierig, da der Großteil des Austausches von Süßwasser zwischen Atmosphäre und  Oberfläche  über  den  70 %  der Erdoberfläche stattfindet, die von Ozean bedeckt  sind. Langfristige Niederschlagsaufzeichnungen sind nur für  Standorte an Land verfügbar, und es gibt  keine Langzeitmessungen von Verdunstung. 

Beobachtungen an Land zeigen, dass Niederschläge in einigen Gebieten zunehmen und in anderen abnehmen,  was die Ableitung eines global  integrierten Musters erschwert. Beobachtungen an Land haben eine Zunahme von extremen Niederschlagsereignissen und  von  Überflutungen im  Zusammenhang mit früher  einsetzender  Schneeschmelze in  hohen nördlichen Breiten  gezeigt;  die Trends  sind jedoch sehr regional. Beobachtungen an Land liefern  bisher keine hinreichenden Belege für Änderungen von Dürren.

Der Salzgehalt im Ozean bietet  allerdings ein empfindliches und effektives Maß für den Niederschlag über dem Ozean. Er integriert und glättet auf natürliche Weise die Differenz zwischen Wasser, das der Ozean durch Niederschläge erhält,  und Wasser, das der Ozean durch Verdunstung verliert,  die beide sehr lokal und episodisch auftreten. Der Salzgehalt der Ozeane wird  auch vom Wasserabfluss der Kontinente und vom Schmelzen und Gefrieren des Meereises oder schwimmenden Gletschereises beeinflusst. Süßwassereinträge  von geschmolzenem  Festlandeis werden den global  gemittelten Salzgehalt verändern, diese Änderungen sind jedoch zurzeit  noch zu gering, um beobachtet werden zu können.

Daten aus den letzten  50 Jahren zeigen weitverbreitete Salzgehaltsänderungen im oberen Ozean und deuten damit systematische Änderungen in der Differenz zwischen Niederschlag und kontinentalem Abfluss auf der einen und Verdunstung auf der anderen Seite an (FAQ 3.2, Abbildung 1). FAQ 3.2 basiert auf Beobachtungen, die in den Kapiteln 2 und 3 dargestellt sind, und auf Modellanalysen aus den Kapiteln 9 und 12. 

FAQ 3.2, Abbildung 1 | Änderungen des Oberflächensalzgehalts stehen im Zusammenhang mit den atmosphärischen Verteilungsmustern von Verdunstung minus Niederschlag (V–N) und Trends im gesamten niederschlagsfähigen Wasser: (a) Linearer Trend (1988 –2010)  im gesamten niederschlagsfähigen Wasser (Wasserdampfgehalt integriert über die gesamte Höhe der Atmosphäre; kg m2  pro Jahrzehnt) aus Satellitenbeobachtungen  (Special Sensor Microwave Imager) (nach Wentz  et al., 2007)  (Blautöne: feuchter; Gelbtöne: trockener). (b) Die über 1979 –2005  klimatologisch gemittelten  netto V-N-Werte (cm pro Jahr) aus  meteorologischen  Reanalyse-Daten (National  Centers  for Environmental  Prediction/National  Center for Atmospheric   Research; Kalnay  et al., 1996) (Rottöne: Netto-Verdunstung; Blautöne: Netto-Niederschlag). (c) Trend (1950–2000)  des Oberflächensalzgehalts (PSS78 pro 50 Jahre) (nach Durack und Wijffels, 2010) (Blautöne:  salzärmer geworden;  Gelb-  bis Rottöne:  salzhaltiger  geworden).  (d) Klimatologisch gemittelter Salzgehalt (PSS78) (Blautöne: < 35; Gelb- bis Rottöne: > 35).