Marine Hitzewellen stellen ein wachsendes Problem für die Ozeane und deren Ökosysteme dar. Diese Phänomene, die durch die globale Erwärmung verstärkt werden, treten immer häufiger auf und dauern länger an. Besonders betroffen ist die Arktis, die sich schneller erwärmt als jede andere Region der Erde. Eine aktuelle Studie des Alfred-Wegener-Instituts (AWI) beleuchtet die Entwicklung und die Besonderheiten dieser Hitzewellen in der Arktis, die sich fundamental von denen in tropischen Gewässern unterscheiden.
Marine Hitzewellen sind definiert als Ereignisse, bei denen die Oberflächentemperaturen des Meeres über einen Zeitraum von mindestens fünf Tagen über dem Durchschnitt liegen. Diese Extremereignisse entstehen durch verschiedene Faktoren wie warme Luftmassen, intensive Sonneneinstrahlung oder auch durch Meeresströmungen, die warmes Wasser transportieren. Laut Dr. Marylou Athanase, einer Klimaforscherin am AWI, hat die Häufigkeit solcher Hitzewellen in der Arktis in den letzten Jahrzehnten signifikant zugenommen. Trotz der globalen Forschung zu marinen Hitzewellen bleibt das Wissen über diese Phänomene in der Arktis begrenzt, was die Dringlichkeit der Forschung in diesem Bereich unterstreicht.
Die Untersuchung zeigt, dass die Dauer, Intensität und Häufigkeit mariner Hitzewellen in der Arktis seit den 1980er Jahren stark zugenommen haben. In bestimmten arktischen Randmeeren können die Temperaturen während solcher Hitzewellen bis zu 4 Grad Celsius über dem saisonalen Durchschnitt liegen. Diese Randmeere sind Hotspots, in denen diese Ereignisse doppelt so häufig auftreten wie im globalen Durchschnitt. Schätzungen zufolge treten in den verschiedenen Sektoren der Arktis zwischen ein und drei Hitzewellen pro Jahr auf. In tieferen Wasserschichten von 50 bis 500 Metern sind die Hitzewellen ähnlich stark oder sogar intensiver ausgeprägt. Am Meeresboden hingegen zeigt sich kaum ein Anstieg der Häufigkeit oder Intensität dieser Ereignisse.
Besonders auffällig ist die Zunahme der Dauer mariner Hitzewellen in der Arktis. Diese kann je nach Region zwischen 10 und 40 Tagen variieren. Ein bemerkenswertes Beispiel ist die Hitzewelle von 2016 in der Barentssee, die über 480 Tage anhielt und Temperaturen sowohl an der Oberfläche als auch am Meeresboden um mehr als 1 Grad Celsius über dem Durchschnitt aufwies.
Die Ursachen für die Zunahme mariner Hitzewellen in der Arktis sind komplex und beinhalten klimatische Prozesse, die in anderen Regionen nicht vorkommen. Ein zentraler Faktor ist der Rückgang des Meereises, der die Wärmeübertragung zwischen Atmosphäre und Ozean beeinflusst. Wenn das Meereis im Sommer schmilzt, kann die Wasseroberfläche mehr Sonnenstrahlung absorbieren, was die Erwärmung zusätzlich fördert. Studien zeigen, dass der Arktische Ozean während der Hitzewellen von 2007 und 2020 aufgrund der extrem niedrigen Eisbedeckung fast doppelt so viel Sonnenenergie aufgenommen hat wie üblich.
Ein weiterer Effekt des schmelzenden Eises ist die Bildung einer Schicht aus süßem Wasser, die sich über das salzhaltigere Wasser legt. Diese Schicht ist so dünn, dass bereits eine geringe Wärmezufuhr ausreicht, um die Temperatur über den Durchschnitt zu heben. Modelle deuten darauf hin, dass dieser Effekt die Oberflächentemperatur von marinen Hitzewellen um bis zu 20 Prozent verlängert und verstärkt.
In der Arktis können Hitzewellen auch aus der Tiefe des Ozeans hervorgerufen werden, was sie von Hitzewellen in anderen Ozeanen unterscheidet. Hier zirkuliert warmes Wasser aus dem Atlantik in den tieferen Wasserschichten. Stürme im Herbst und Winter können diese Wärme an die Oberfläche transportieren, was für etwa ein Fünftel aller marinen Hitzewellen verantwortlich ist.
Die Bewölkung hat ebenfalls einen Einfluss auf das Auftreten und die Intensität dieser Hitzewellen. Während in nicht-polaren Ozeanen eine Rückkopplung zwischen Wolken, Sonneneinstrahlung und Oberflächentemperatur besteht, ist dieser Mechanismus in der Arktis anders. Höhere Temperaturen führen zu mehr Verdunstung und damit einer stärkeren Bewölkung, die die Sonneneinstrahlung verringert. Dennoch kann die erhöhte Sonnenenergie, die durch das Schmelzen
