Bonner Forschende rekonstruieren die Wärmespeicherung der Weltmeere neu
Die Weltmeere werden wärmer – und zwar nicht nur an der Oberfläche. Forschende der Universität Bonn haben eine Methode entwickelt, mit der sich die Wärmeaufnahme der Ozeane aus Meeresspiegel- und Bojendaten ableiten lässt. Die Erde nimmt derzeit mehr Wärme auf, als sie ins Weltall abgibt. Rund 90 Prozent dieser zusätzlichen Energie landen im Ozean, dem wichtigsten Wärmespeicher des Erdsystems.
Die 90 Prozent bedeuten dabei nicht, dass die Meere um 90 Prozent wärmer geworden sind oder 90 Prozent der Sonnenenergie aufnehmen. Gemeint ist der Anteil der zusätzlich gespeicherten Energie, der durch das Energieungleichgewicht der Erde entsteht. Das klingt zunächst trocken, hat aber Folgen, die bis an Küsten, in Wetterlagen und marine Lebensräume reichen.
Meeresspiegel als Thermometer
Erwärmtes Wasser dehnt sich aus und lässt den Meeresspiegel steigen. Aus diesem temperaturbedingten Anstieg lässt sich deshalb auf die Wärmeaufnahme schließen. Der Meeresspiegel wird allerdings auch durch Schmelzwasser von Gletschern und Eisschilden, durch Salzgehalt, Strömungen und regionale Prozesse beeinflusst. Mithilfe der Schwerefelddaten der GRACE-Satelliten können die Beiträge zusätzlicher Wassermassen herausgerechnet werden.
Für ihre Rekonstruktion kombinierten die Forschenden Messungen von Argo-Tauchbojen, Meereshöhenmessungen von Radaraltimetersatelliten sowie Schwerefelddaten der Missionen GRACE und GRACE-FO. Hinzu kamen räumliche Muster aus Ozeanmodellen. Untersucht wurde der Zeitraum von Januar 2005 bis Dezember 2024.
Radaraltimetersatelliten messen die Höhe der Meeresoberfläche, aber keine Temperaturprofile bis zum Meeresboden. Argo-Bojen erfassen dagegen direkt im Wasser Temperatur und Salzgehalt in verschiedenen Tiefen. Die frei treibenden Tauchbojen liefern wichtige Informationen über die oberen Ozeanschichten und die Wärmeverteilung, erfassen den Ozean aber bislang nur lückenhaft. Gerade Tiefsee- und eisbedeckte Gebiete sind schwer zugänglich.
Aus allen Daten entstehen monatliche Karten des veränderten Wärmeinhalts und regionale Zeitreihen. Das Verfahren bestimmt die über alle Tiefen gemittelte Erwärmung des gesamten Ozeans. Dabei wird berücksichtigt, dass sich Meerwasser abhängig von Temperatur, Salzgehalt und Druck regional unterschiedlich stark ausdehnt. Erstmals berechneten die Forschenden den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Ozeans für verschiedene Regionen. Die bisherige Annahme, dieser Koeffizient sei überall gleich, kann zu erheblichen Fehlern führen.
Wenn die Oberfläche kühler wirkt
An der Oberfläche bleibt die Erwärmung mitunter unsichtbar. Strömungen transportieren Wärme in tiefere Wasserschichten; eine zeitweise kühlere Meeresoberfläche kann daher mit einem weiter steigenden Wärmeinhalt des gesamten Ozeans einhergehen. Ein einzelnes kühleres Meeresgebiet beweist keine globale Abkühlung. Wärme kann sich schlicht verlagert haben.
Zwischen Messpunkten müssen räumliche Zusammenhänge geschätzt werden, wodurch Unsicherheiten entstehen. Die gemeinsame Auswertung großer, unterschiedlich verteilter Datensätze war eine zentrale Herausforderung. Moderne Rechenverfahren sollen helfen, Fehlinterpretationen zu verringern. Satelliten messen die Temperatur der gesamten Tiefsee nicht direkt – der Wärmeinhalt wird aus mehreren Datenquellen rekonstruiert.
Über alle Ozeane hinweg stimmen die Ergebnisse weitgehend mit Klimamodellen und bisherigen Berechnungen überein. Für einzelne Ozeanbecken weichen die Messungen allerdings teilweise im zweistelligen Prozentbereich von Modellsimulationen ab. Zwischen 2005 und 2015 nahm der Indische Ozean ungewöhnlich viel Wärme auf; Wärmetransporte aus anderen Meeresgebieten spielten dabei wahrscheinlich eine wichtige Rolle.
Über die vergangenen 20 Jahre speicherten Pazifik, Atlantik und Indischer Ozean jeweils grob ein Drittel der zusätzlichen Wärme. Die detaillierten Anteile hängen vom betrachteten Zeitraum und von der räumlichen Abgrenzung ab. Die Ergebnisse weisen zugleich auf einen Wärmetransport zwischen den Ozeanen hin. Wie rasch sich Wärmeaufnahme und -umverteilung innerhalb weniger Jahre verändern können, ist noch nicht vollständig verstanden.
Folgen für Küsten, Wetter und Meeresleben
Die Ozeanerwärmung verändert die Wasserschichtung, belastet marine Ökosysteme und beeinflusst über den Austausch zwischen Ozean und Atmosphäre das Klimageschehen. Sie trägt gemeinsam mit anderen Faktoren zum Meeresspiegelanstieg bei – mit Folgen für Küsten und Überflutungsrisiken.
Auch marine Hitzewellen gehören dazu. Das sind regionale, zeitlich begrenzte Phasen ungewöhnlich hoher Meerestemperaturen; sie müssen vom langfristigen globalen Wärmeinhalt unterschieden werden. Natürliche Schwankungen wie El Niño verändern ebenfalls die Wärmeverteilung und den Austausch zwischen Ozean und Atmosphäre. Das Meer kann an einem Ort gerade abkühlen, während der Ozean als Ganzes weiter Energie speichert. Ein bisschen tückisch ist das schon.
Für die Klimapolitik bedeutet das: Neben der mittleren Landoberflächentemperatur sollten auch Ozean und Meeresspiegel berücksichtigt werden. Beide reagieren weniger stark auf kurzfristige Schwankungen. Der Wärmeinhalt des Ozeans zeigt langfristige Energieveränderungen oft stabiler als die Lufttemperatur, ersetzt diese aber nicht als Klimamaß.
Die Ergebnisse sind für Klimaforschung, Ozeanografie, Küstenplanung, Meeresschutz und politische Entscheidungen relevant. Die Studie führt keine neuen gesetzlichen Pflichten ein und erlaubt keine individuellen medizinischen Aussagen. Ihre Aussage liegt woanders: Die zunehmende Ozeanerwärmung wird langfristige Folgen haben. Nötig sind Maßnahmen, die Erwärmung zu begrenzen, ihre Folgen zu verringern und Anpassung an den Klimawandel zu ermöglichen.
Mehr Messungen, längere Reihen
Die Forschenden betonen die Bedeutung dauerhaft finanzierter und global koordinierter Messungen durch Satelliten und Systeme im Meer. Dazu gehören stabile Finanzierung, internationale Zusammenarbeit und kontinuierlicher Datenzugang. Außerdem empfehlen sie, die Abhängigkeit von den USA bei der Beobachtungssystem-Infrastruktur zu verringern.
Langfristige Messreihen sind nötig, um kurzfristige Schwankungen von langfristigen Trends zu unterscheiden. Künftig soll die Analyse auf frühere Jahrzehnte ausgeweitet werden. Einbezogen werden historische Messungen aus der Zeit vor 1993, als die Satellitendatenabdeckung geringer war. Geplant ist außerdem, Daten der Satelliten GRACE-C und NGGM zu nutzen.
Die Originalstudie von Bernd Uebbing, Kristin Vielberg, Roelof Rietbroek, Bene Aschenneller, Armin Köhl und Jürgen Kusche trägt den Titel „Improving global and regional ocean heat content by consistently combining GRACE gravity, satellite altimetry and Argo profile observations in a joint inversion framework“. Sie erschien in Earth System Science Data, DOI: 10.5194/essd-18-6945-2026. Gefördert wurde die Arbeit von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen der Forschungsgruppe FOR5361.
Die Universitätsmeldung stammt von der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn und wurde am 3. Oktober 2026 veröffentlicht. Ort: Uni Bonn.