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Lexikon der Geographie: Meeresspiegelschwankungen

Meeresspiegelschwankungen

Dieter Kelletat, Essen

Der Meeresspiegel befindet sich in ständiger vertikaler Bewegung. Kurzfristig und um Mittelniveaus schwankend sind es die Wellen, Gezeiten, windbedingter Wasseranstau, Einflüsse sehr hoher oder niedriger Luftdrücke oder rhythmische Wechsel von hohem Festlandsabfluss und starker Verdunstung, die in Sekunden bis zu Jahreszeiten Veränderungen des Wasserstandes von einigen Zentimetern bis über 10 Meter hervorrufen. Diese sind jedoch regional oder gar lokal begrenzt. Wirkliche Meeresspiegelschwankungen von mittlerer bis langer Dauer (Jahrzehnte bis Jahrtausende) haben dagegen andere Ursachen. In erster Linie ist hier zu nennen die Eustasie, ein Begriff für Meeresspiegelschwankungen, die weltweit gleichartig auftreten und deren Ursache im Fassungsvermögen der Meeresbecken selbst bzw. im Wasserhaushalt liegen. Dazu gehören die allmähliche Verfüllung der Ozeane mit Sedimenten, die das Wasser verdrängen, die Auffaltung von Gebirgen auf dem Meeresboden oder die Verschiebung von Platten der festen Erdkruste. Eine Erwärmung des Meerwassers führt zur Ausdehnung der Wassersäule und damit zu einem Meeresspiegelanstieg (Transgression), eine Abkühlung zur Absenkung (pro °C ca. 0,6 m). Wichtiger und von größerem Ausmaß in geologisch kurzer Zeit (Jahrhunderte bis Jahrzehntausende) ist die Veränderung der irdischen Wasserbilanz durch Klimaänderungen, wie sie vor allem zwischen den Eiszeiten/Kaltzeiten und den Warmzeiten des Pleistozäns vorkamen. Man nennt sie die glazialeustatischen (Glazialeustasie) Schwankungen. Während der Eiszeiten waren große Wassermassen im Gletschereis meist auf den Festländern gebunden und der Meeresspiegel um dieses Volumen abgesenkt. Die Regression betrug ca. 100 bis 180 m, je nach Intensität der Eiszeit und dem dabei aufgebauten Eisvolumen. In den Warmzeiten beim Schmelzen dieser Eismassen stieg der Meeresspiegel um den entsprechenden Betrag wieder an ( Abb. 1). Ein vollständiges Schmelzen allen Eises der Erde würde einen weiteren weltweiten Meeresspiegelanstieg um ca. 65 m zur Folge haben und alle Küstentiefländer überfluten. Man weiß jedoch, dass in der Antarktis seit mindestens 25 Millionen Jahren bereits ein Inlandeis existiert, daher müssen alle ehemaligen Küstenlinien, die höher als ca. 40-50 m liegen, durch Hebung ihr Niveau erhalten haben. Auch geringere Klimaänderungen führen zu eustatischen Veränderungen des Meerespiegels, wie z.B. die gegenwärtige, auch anthropogen verursachte Erwärmung der Erde. Bereits in den letzten 100 Jahren stieg dabei der Meeresspiegel um ca. 25 cm an, wobei sowohl die Ausdehnung des Wassers infolge Erwärmung, die Gletscherschmelze als auch die Veränderung des festländischen Wasserhaushaltes eine Rolle spielten. Für das nächste Jahrhundert wird mit einem mindestens ebenso starken Anstieg gerechnet. Der andauernde glazialeustatische Meeresspiegelanstieg beim Übergang der letzten Eiszeit zur jetzigen Warmzeit vor ca. 10.000 bis 8.000 Jahren erreichte Maximalwerte von einigen Zentimetern/Jahr und stellte für die damaligen Küstenbewohner eine ernste Gefahr dar. Diese Flandrische Transgression ging mit Überflutung des Festlandsreliefs und Ingression in terrestrische Hohlformen einher. Die weltweiten Sintflutsagen gehen wahrscheinlich auf dieses Ereignis zurück.
Ein weiterer wichtiger Faktor für Meeresspiegelschwankungen, der jedoch nicht weltweit, sondern großräumig bis regional wirksam wird, ist die Isostasie, eine Ausgleichsbewegung der Erdkruste als Reaktion auf Be- und Entlastung. Hier gibt es sowohl die Hydroisostasie, d.h. die Belastung durch einen steigenden und die Entlastung durch einen fallenden Meerespiegel (bei 100 m Meeresspiegelanstieg rechnet man mit einer Absink-Ausgleichbewegung der dünnen Meeresböden von rund 30 m), die Sedimentisostasie, wenn große Materialmengen ein kleines Stück des Meeresbodens belasten wie in einem Delta, vor allem aber die Glazialisostasie, welche die Belastung der Erdkruste infolge eines Aufbaus stärkerer Inlandeise und die Entlastung bei deren Schmelzen bedeutet. Während dabei der quantitative Effekt der Belastung nur schwer identifizierbar ist, kann die Entlastung als glazialisostatische Landhebung mittels Datierung der mitgehobenen Küstenlinien raum-zeitlich in ihrem Ablauf und ihrer Ausdehnung besser erfasst werden. Damit kann gleichzeitig die Ausbreitung und die Mächtigkeit früherer Eismassen rekonstruiert werden. Der Maximalbetrag der Landhebung liegt bei mehreren 100m (z.B. in Skandinavien oder um die Hudsonbay Nordamerikas) innerhalb von ca. 8000 bis 10.000 Jahren, und noch ist diese Bewegung nicht abgeschlossen ( Abb. 2). So heben sich die Küstengebiete im nördlichen Bottnischen Meerbusen nahe dem Vereisungszentrum mit der größten ehemaligen Auflast noch heute jährlich um ca.1 cm. Umstritten ist, ob sich peripher um ein glazialisostatisches Hebungszentrum eine gegenläufige Krustenbewegung, nämlich eine ringförmige Einwalmung der Erdkruste vollziehen muss, weil das Magma aus der Umgebung in das Hebungszentrum einströmt. Alle glazialisostatischen Bewegungen haben, auch wenn sie auf Erdregionen mit Eisbedeckung begrenzt bleiben, einen weltweiten Einfluss auf den Meeresspiegel, weil sich das Fassungsvermögen bzw. die Gestalt der Ozeanbecken damit verändert.
Lokale und regionale Meeresspiegelschwankungen können auch andere Ursachen haben: Materialentnahme aus dem Untergrund (Gas, Erdöl, Grundwasser) und damit Absenkung, Verdichtung und Sackung von Sedimentpaketen, lokale Tektonik oder Vulkanismus.
Trotz sehr zahlreicher Untersuchungen ist die Abfolge der quartären Meeresspiegelschwankungen, insbesondere die absolute Höhe der interglazialen Hoch- und glazialen Tiefstände, ebenso strittig wie der Verlauf der Meeresspiegelschwankungen der letzten Jahrtausende, nachdem vor rund 6000 Jahren mit dem Abschmelzen der eiszeitlichen Eismassen der gegenwärtige Füllungsgrad der Ozeane etwa wieder erreicht war. So galt es noch vor einigen Jahrzehnten als gesichert, dass der Meeresspiegel weltweit im Klimaoptimum einige Meter höher lag als heute. Inzwischen ist jedoch klar geworden, dass solche Werte die Ausnahme sind und an den meisten Küsten der Erde der gegenwärtige Meeresspiegel der höchste des Postglazials ist und eher eine frühhistorische Regression von einigen Metern identifizierbar wird ( Abb. 3). Außerdem ergeben sich für die verschiedenen Großregionen der Erde, etwa die einzelnen tektonischen Platten, jeweils ganz individuelle Kurven des postglazialen Meeresspiegels. Neben der absoluten Datierung von Küstenablagerungen sind es vor allem zeitlich bekannte archäologische Relikte, die aufgrund ihrer weiten Verbreitung an allen Küsten der Erde oder gar unter Wasser die Rekonstruktion historischer Meeresspiegelstände erleichtern ( Abb. 4). Weiterhin ist zu beachten, dass die Meeresoberfläche nicht eben ist, sondern – entsprechend der Schwereverteilung in der Erdkruste, die ebenfalls veränderlich ist – ein Relief von mehr als 150 m auf 1000 bis 3000 km Entfernung aufweisen kann, wie neue Satellitenmessungen bestätigen.

DK

Lit:
[1] BIRD, E.C.F. (1993): Submerging Coasts.The Effects of a Rising Sea Level on Coastal Environments. – Wiley.
[2] SCHNELLHUBER, H.J. & STERR, H. (1993): Klimaänderung und Küste. Einblick ins Treibhaus. – Berlin-Heidelberg.
[3] SMITH, D.E. & DAWSON, A.G. (1983): Shorelines and isostasy. – London.


Meeresspiegelschwankungen 1: Meeresspiegelschwankungen 1: Kurven der Meeresspiegelschwankungen der letzten 7000 Jahre aus verschiedenen Erdregionen und nach verschiedenen Autoren.

Meeresspiegelschwankungen 2: Meeresspiegelschwankungen 2: Glazialisostatische Hebung Skandinaviens.

Meeresspiegelschwankungen 3: Meeresspiegelschwankungen 3: Veränderung der Auffassungen zum Meeresspiegelanstieg der nächsten 100 Jahre zwischen 1963 und 1993.

Meeresspiegelschwankungen 4: Meeresspiegelschwankungen 4: Rekonstruktion der Meeresspiegelschwankungen der letzten 6000 Jahre für das südliche Griechenland.

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