Die Hitze setzt den Weltmeeren zu – das erschwert das Erreichen der Klimaziele

Heute nehmen die Weltmeere rund ein Viertel der menschengemachten CO2-Emissionen aus der Atmosphäre auf. Doch die wissenschaftliche Auswertung der Hitzewelle hat gezeigt: Die Weltmeere haben 2023 fast eine Milliarde Tonnen oder rund 10 Prozent weniger Kohlendioxid aufgenommen als sonst.

Das ist rund die Hälfte der CO2-Emissionen der EU oder mehr als das 20-Fache der Schweizer Emissionen. Wenn die Senkenleistung der Ozeane dauerhaft um diese Menge sinken würde, hätte das gravierende Auswirkungen auf das Erreichen der Klimaziele. Davor warnte auch die Weltwetterorganisation in Genf diese Woche. Die CO2-Konzentration in der Atmosphäre hat gemäss den jüngsten Daten für 2024 neue Höchstwerte erreicht– auch weil der Ozean und Wälder und andere Landschaften weniger CO2 aufgenommen haben.

Die Ambition, bis zur Jahrhundertmitte netto null Emissionen zu erreichen, hängt stark davon ab, dass die Weltmeere weiterhin grosse Mengen CO2 aus der Atmosphäre entnehmen und dauerhaft speichern. Die Ozeane nehmen dabei jährlich immer mehr CO2 auf, als sie wieder abgeben oder «ausgasen». Das war auch 2023 der Fall, aber die Ergebnisse zeigten gleichzeitig auch: Die marine Senke hat unter dem Hitzestress gelitten.

Vorher hatten die Forscher mithilfe von Modellen nur schwer absehen können, in welchem Ausmass die Weltmeere unter dem Stress extremer Temperaturen weiterhin CO2 aufnehmen würden. Es habe nur sehr wenige Daten dazu gegeben, sagt Gruber. Forscher versuchten die Variabilitäten des Ozeans seit rund zwanzig Jahren besser zu bestimmen. «Wissenschaftlich war das ein Glücksfall, für den Ozean leider nicht», sagt Gruber.

Die Weltmeere werden wärmer

Die Ozeane werden im Zuge des Klimawandels wärmer. Sie federn die Auswirkungen der menschengemachten Emissionen gleich auf zwei Arten ab: Einerseits, weil die Ozeane direkt einen Teil des CO2 aufnehmen, so dass es nicht in der Atmosphäre landet. Andererseits, indem sie den Grossteil der überschüssigen Wärme aufnehmen, die durch die Treibhausgase in der Atmosphäre entsteht. Es ist also grundsätzlich zu erwarten, dass die Temperatur der Ozeane steigt, wenn der Klimawandel voranschreitet.

Und auch das alle paar Jahre wiederkehrende Wetterphänomen El Niño sorgte 2023 für einen Temperaturanstieg im tropischen Pazifik. El Niño führt dazu, dass sich vor der Küste Südamerikas warmes Oberflächenwasser ansammelt und kälteres und gleichzeitig CO2-reiches Wasser nicht mehr aus den tieferen Schichten aufsteigen kann. Weniger CO2 entweicht in die Atmosphäre. Das führt normalerweise dazu, dass die Weltmeere insgesamt mehr CO2 behalten als in anderen Jahren.

Im Jahr 2023 aber war eine Sache anders: Auch die Meere ausserhalb der Tropen erwärmten sich ausserordentlich stark. Die Forscher konnten das besonders am Nordatlantik feststellen. «Dort haben wir eine marine Hitzewelle beobachtet, die vorher nie so da gewesen ist», sagt der ETH-Biogeochemiker Jens Daniel Müller, der die Studie geleitet hat. Die Jahresmitteltemperaturen waren gar über 50 Prozent höher als die je gemessene Höchsttemperatur.

Das erklärt auch, warum die Weltmeere 2023 insgesamt weniger CO2 aufgenommen haben als erwartet. Denn die hohen Temperaturen führten insbesondere im Nordatlantik dazu, dass mehr CO2 in die Atmosphäre entlassen wurde als sonst – ein Vorgang, der dem ähnelt, wenn gelöstes Gas aus einem von der Sonne erwärmten Sprudelwasser entweicht. Das machte laut der Studie «den positiven Effekt im tropischen Pazifik zunichte».

Der Unterschied sei eben die starke Erwärmung in den Meeren ausserhalb der Tropen, sagt Müller. «Da reagiert die CO2 Senke anders. Da wird sie nicht verstärkt, sondern abgeschwächt».

Der Ozean kommt unter Hitzedruck

Das sind die schlechten Nachrichten. Gleichzeitig konnten die Forscher aufatmen. Denn der Ozean habe trotz dem extremen Hitzestress weiterhin fast ein Viertel unserer CO2-Emissionen aufgenommen, auch wenn die Senke geschwächelt habe, sagen Müller und Gruber.

Das hat viel mit den komplexen physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen im Ozean zu tun. Die Komplexität macht es den Forschern zwar im wissenschaftlichen Alltag schwer, das Verhalten der Weltmeere, beispielsweise bei einer Hitzewelle, zu modellieren und abzubilden. Die Prozesse haben im Jahr 2023 aber auch verhindert, dass die Meere noch mehr CO2 abgegeben haben.

Dazu gehört eben auch, dass die warme Wasseroberfläche in mehreren Regionen kaltes und CO2-reiches Wasser nicht aus den tieferen Schichten an die Oberfläche gelassen hat. So konnte das CO2 nicht wieder in die Atmosphäre entfliehen.

Ein anderer Grund lässt sich im Mechanismus der sogenannten biologischen Pumpe finden. Dieser Vorgang führt dazu, dass Organismen in den lichtdurchfluteten oberen Wasserschichten CO2 aufnehmen, wachsen, eventuell absterben und in die Tiefe absinken. Das CO2 wird so in den Tiefen des Ozeans gebunden.

Die Reaktion des Ozeans auf die extremen Temperaturen 2023 sei also die Folge eines «permanenten Tauziehens» zwischen den Vorgängen, die einerseits zu einem Ausgasen von CO2 führten, anderseits aber auch CO2 bänden, sagt Gruber. Noch zeige sich der Ozean als Senke robust, trotz diesen aussergewöhnlichen Stressfaktoren.

Wie viel CO2 können die Weltmeere künftig speichern?

Es ist jedoch unklar, ob die Weltmeere auch künftig so viel Widerstandsfähigkeit beweisen werden. Oder ob ihre Fähigkeit, CO2 zu speichern, langfristig leiden wird – und damit das Erreichen der Klimaziele weiter erschwert wird.

Der Ozean ist laut Müller weiterhin sehr warm, insbesondere der Nordatlantik und der Nordpazifik. Die Temperaturen haben sich seit 2023 kaum verringert. Zudem erhöhe der Klimawandel die Wahrscheinlichkeit einer Hitzewelle, wie wir sie im Jahr 2023 erlebt hätten, sagt Gruber. Obwohl es ein aussergewöhnliches Ereignis war.

Diese steigenden Risiken werfen zunehmend die Frage auf, ob der Mensch künftig im Meer intervenieren sollte, um die Aufnahmefähigkeit von CO2 zu fördern. Unter Forschern ist es ein vieldiskutiertes Feld. Dabei geht es meist darum, Nutzen und Risiken möglicher Eingriffe abzuwägen.

Unter anderem gebe es verschiedene Ideen, um «mehr Biomasse nach unten», also in die Tiefen des Meeres, zu bringen, sagt Müller. Er sieht solche Ansätze zwar skeptisch, «weil man in ganz komplexe biologische und geochemische Prozesse eingreift». Aber die Frage der menschlichen Intervention lässt auch ihn nicht los. Er wird in den kommenden Jahren versuchen zu errechnen, ob und in welchem Ausmass die CO2-Aufnahme des Ozeans mithilfe alkalischer Substanzen gesteigert werden könnte, beispielsweise indem Kalk zugesetzt wird.

Noch aber sind die Weltmeere auf sich alleine gestellt. «Historisch konnten wir bisher immer sagen, der Ozean mache seinen Job erstaunlich stabil», sagt Müller. Modelle werden sich weiterentwickeln und künftig besser die hochkomplexen biologischen und chemischen Prozesse im Meer darstellen können. Sie werden Forschern helfen, bessere Aussagen über die Zukunft zu machen.

Gleichzeitig werden die Launen der Natur wohl weitere Experimente liefern und Forschung in Echtzeit erlauben. Für Gruber steht jedenfalls eines fest: «Ich würde diese Experimente lieber nur auf dem Computer modellieren.»

Kalina Oroschakoff, «NZZam Sonntag» (03.10.2025)

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