Forscher beobachten die Massenverteilung der Ozeane Ereignis

Schwankungen des Meeresspiegels zu messen, ist vergleichsweise einfach. Weitaus komplizierter ist es, daraus die Änderung der Wassermasse zu berechnen. Einem Team von Geodäten und Ozeanographen der Universität Bonn, des Deutschen Geoforschungszentrums GFZ und des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft ist das nun erstmals gelungen. Die Forscher konnten kurzzeitige Schwankungen in der räumlichen Verteilung der Ozeanwassermassen beobachten. Um das Ozeanvolumen in einer bestimmten Region zu berechnen, muss man (neben der Topographie des Meeresbodens) lediglich die Höhe des Meeresspiegels kennen. Dazu greifen Forscher schon seit langem auf Pegelstationen und Satellitenverfahren zurück. Die Ozeanmasse hängt aber nicht nur vom Volumen, sondern auch von der Temperatur und vom Salzgehalt ab. So dehnt sich Wasser bei Erwärmung aus. Warmes Wasser wiegt daher weniger als dieselbe Menge kalten Wassers. Zur Berechnung der Ozeanmasse müsste man daher die Temperatur- und Salzgehalts-Profile kennen. Diese lassen sich aber nicht einfach messen. Für die Studie wurden verschiedene Verfahren kombiniert, um auf Masseänderungen zu schließen. Einerseits nutzten die Forscher Daten der deutsch-amerikanischen Satellitenmission GRACE. Dabei werden die Abstände zweier Satelliten auf Tausendstel Millimeter genau vermessen. Je größer die Ozeanmasse an einem bestimmten Punkt der Erde ist, desto stärker ist dort die Gravitationskraft. Das wirkt sich auf die Flughöhe der Satelliten und damit auf ihren Abstand voneinander aus. Über die Abstandsänderung lässt sich die Anziehungskraft und daher die Masse ableiten. Außerdem machten sich die Wissenschaftler den Effekt zu Nutze, dass sich der Meeresboden unter der Last der Wassermassen biegt. Dadurch sinken stationäre GPS-Messstationen am Land um bis zu einem Zentimeter ab und rücken wenige Millimeter näher aneinander. Je schwerer das Wasser, desto stärker fällt diese Bewegung aus. Diese Messdaten wurden mit numerischen Modellen des Ozeans kombiniert. Aus dem Vergleich der Massen- und Volumenänderung wollen die Forscher insbesondere auf Veränderungen der im Ozean gespeicherten Wärmemenge schließen. Demnächst sollen daher auch die langzeitlichen Veränderungen untersucht werden. Die Ergebnisse sollen unter anderem in bessere Klimamodelle einfließen.

The calculation of variations in the sea level is relatively simple. It is by far more complicated to then determine the change in the water mass. A team of researchers from the University of Bonn, as well as from the GFZ German Research Centre for Geosciences and the Alfred-Wegener Institute for Polar and Marine Sciences have now, for the first time succeeded in doing this. The researchers were able to observe short-term fluctuations in the spatial distribution of the ocean water masses. In order to determine the ocean volume in a certain region, one only needs to know, in addition to the topography of the seabed, the height of the sea level. For this purpose, researchers have long been resorting to gauging stations and satellite altimetric procedures. The ocean mass depends, however, not only on the volume, but also on the temperature and on the salt content. Water expands when heated. Warm water, thus, weighs less than the same quantity of cold water. For the calculation of the ocean mass it is, therefore, necessary to know the temperature and salt content profiles. However, this is not easy to quantify. For the study different procedures were combined.
On the one hand the researchers used data from the German-American satellite mission GRACE where the distances between two satellites are measured exactly to thousandths of millimetres. The larger the ocean mass at a certain point of the Earth, the stronger the gravitational strength. This influences the flight altitude of the satellites and thus the distance from each other. The gravitation and, hence, the mass distribution can be calculated from the change in distance between the two satellites.

In addition, the scientists put to use an effect which frequent book readers will have perceived. The ocean floor bends similarly to that of the shelves of an overfilled bookshelf. Thus, stationary GPS-gauging stations on land drop by up to one centimetre and move closer by a few millimetres. The heavier the water, the stronger is this movement. They combined these data with numerical models of the ocean. By comparing the variation in volume and in mass the researchers want to determine changes in the amount of heat stored in the ocean. Therefore, in the near future, the long term changes are to be examined. The results will contribute to improved climatic models.