Tafeleisberg - Tsunamis

Wie entsteht ein Tafeleisberg?
Barbara Ernst, Bochum

Wer je nah genug an einem dieser Ungetüme war, um ihre Kälte zu spüren, wird es nie wieder vergessen: Majestätisch, riesig und erstaunlich farbig präsentieren sie sich dem Reisenden in polaren Gefilden. Tafeleisberge sind die Riesen unter den schwimmenden Märchengebilden; sie entstehen, wenn die Eiszunge eines Gletschers nicht abbricht, wenn sie das Meer erreicht. Das Eis schwimmt auf und schiebt sich aufs Meer hinaus, wo es ausgedehnte Eisfelder bildet, das Schelfeis. Damit es entsteht, muss das Wasser tief genug sein, um die an der Küste bis zu 2000 Meter mächtigen Eismassen aufschwimmen lassen zu können. Außerdem muss das Eisfeld geschützt sein, wie in einer Bucht oder in einem flacheren Bereich, wo es aufliegen kann. Diese Bedingungen findet man fast nur in der Antarktis. Wegen ihrer ebenen Oberfläche nennt man Eisberge, die von schwimmenden Eismassen stammen, Tafeleisberge. Mit zunehmendem Alter brechen sie jedoch auseinander und verlieren ihre typische Form. Entscheidend für die Größe von Tafeleisbergen ist auch, wie breit der Gletscher ist, der das Schelfeis speist. Der mit 293 mal 37 Kilometern größte bekannte Tafeleisberg "B15", brach im März 2000 vom Ross-Schelfeis ab, das von sechs Gletschern gespeist wird.

Bilder von Tafel- und anderen Eisbergen können Sie hier finden.

Ist es gefährlich, während eines Gewitters zu tauchen?

Manche wollen bei Gewitter am liebsten abtauchen und sich vor Blitz und Donner unter der Bettdecke verstecken. Doch was passiert, wenn ein Blitz in der Nähe eines Tauchers einschlägt? Immerhin kann sich die Luft dabei bis auf 40.000 Grad Celsius erhitzen und 500 Millionen Volt enthalten. Die elektrische Spannung gefährdet den Taucher nur an der Oberfläche. Dort dient sein Körper nämlich als Spannungsbrücke zwischen der schlecht leitenden Luft und dem gut leitenden Wasser. Noch 100 Meter von der Einschlagstelle entfernt ähneln die Folgen für den Taucher einem Blitzschlag an Land.

Unter Wasser jedoch ist er vor der Entladung geschützt, da Strom sich immer den Weg des geringsten Widerstandes sucht – und der führt durchs Wasser und nicht durch den Taucher. Die Gefahr eines nahen Blitzschlags unter Wasser liegt woanders: Die enorme Hitze des Blitzes lässt das Wasser an der Einschlagstelle im wahrsten Sinn des Wortes blitzschnell verdunsten. Das ist etwa so, als ob bis zu 100 Tonnen Sprengstoff explodieren. Die Druckwelle kann alle luftgefüllten Räume im Körper des Tauchers platzen lassen. Im schlimmsten Fall führt sie zu einem Lungenriss und Ohnmacht, was unter Wasser meist tödlich ist. Daher sollte man bei Gewitter doch lieber unter der Bettdecke abtauchen.

Wie werden extrem tiefe Temperaturen in Arktis und Antarktis gemessen?

Alle drei Stunden erklingt in der antarktischen Neumayer Station des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung (AWI) der „Obs-Song“ – eine abgewandelte Version des Canons über den verschlafenen Bruder Jakob. Er erinnert an die notwendigen Beobachtungen des Wetters, wie zum Beispiel die Temperaturmessung, die in zwei Meter Höhe über dem Boden stattfinden sollen.

Dasselbe umfangreiche Mess-Programm findet übrigens auch am anderen Pol der Welt statt, allerdings ohne akustische Erinnerung. In unseren Breiten genügen Quecksilber-Thermometer für die Messung. Da deren Inhalt allerdings bei für polare Verhältnisse schlappe minus 38,9 Grad Celsius erstarrt, setzen die Bremerhavener Forscher bei ihren Temperaturmessungen so genannte Pt-100-Thermometer ein. „Das sind Widerstandsthermometer mit einem dünnen Draht aus Platin (Pt), dessen elektrischer Widerstand pro Grad Celsius um 0,385 Ohm steigt“, erklärt AWI-Mitarbeiter Helmut Tüg (†). Bei Raumtemperatur entwickelt das Pt-100, nomen est omen, einen Widerstand von etwa 100 Ohm. Seine Messgenauigkeit beträgt ein Hundertstel Grad Celsius. Damit lassen sich dann auch Spitzenwerte wie die minus 47,3 Grad messen, wie am 19. August 1992 an der Neumayer Station. Weiter südlich, nahe des Südpols waren es aber schon minus 89,2°C – der absolute Kälterekord bis jetzt.

Warum unterscheiden sich die Temperaturen in Bremen und Bremerhaven in der Regel um 1° Celsius?
Bernd Feldmann, per Email

Obwohl die beiden Städte nur etwa 55 Kilometer auseinander liegen, werden das ganze Jahr über typische Temperaturunterschiede beobachtet. „Die hängen mit der unterschiedlichen Entfernung zur Nordsee zusammen.“ erklärt Gudrun Rosenhagen, Diplom-Meteorologin beim Deutschen Wetterdienst. „Wasser erwärmt sich zwar langsam, kann aber große Wärmemengen aufnehmen. Das Meer ist also ein hervorragender Wärmespeicher, der sich ausgleichend auf die Lufttemperatur auswirkt. “ Während das Land nachts schnell auskühlt, wirkt das Meer wie eine Wärmflasche. Es gibt seine Wärme nach und nach wieder ab.“ Bezogen auf die Jahre 1961 bis 1990 war es in Bremen tagsüber im Juli durchschnittlich maximal 21,8° C, in Bremerhaven dagegen nur 21,0° C warm. Nachts kühlte die Stadt an der Nordsee im Mittel auf nur 14,2° C, das landeinwärts gelegene Bremen erwartungsgemäß dagegen auf 12,2° C ab. Im Januar betrugen die mittleren Tageshöchsttemperaturen 3,2° C in Bremen bzw. 3,5° C in Bremerhaven. Der nächtliche Wärmflaschen-Effekt des Meeres ist in Bremerhaven auch im Winter spürbar. Während das Quecksilber in Bremen im Januar auf durchschnittlich -1,8° C sank, betrug das Minimum in der Schwesterstadt „nur“ -0,2° C.

Wieso sind die Unterschiede im Tidenhub in der Nordsee und beispielsweise in Hamburg so groß?
Martina Scheuren, per Email

Bekanntlich hält vor allem die Anziehungskraft des Mondes die Wassermassen auf der Erde in Schwung. So entstehen Gezeitenströme, die das ewige Auf und Ab des Meerwassers an den Küsten verursachen. Dabei ist der Unterschied zwischen dem Pegelstand bei Niedrigwasser und dem bei Hochwasser als Tidenhub definiert. In der Nordsee resultieren Ebbe und Flut aus der Gezeitenwelle, die aus dem Nordatlantik hereinschwappt. Durch die Erddrehung wird die Gezeitenwelle abgelenkt und verläuft gegen den Uhrzeigersinn um mehrere Punkte, den Amphidromen. In der Nordsee gibt es drei dieser Punkte: Vor Südnorwegen, in der zentralen Nordsee sowie im Ärmelkanal. Hier bewegt sich das Wasser kaum, und es entsteht kein Tidenhub. Je weiter man sich von diesen Punkten entfernt, desto größer werden die Unterschiede zwischen Ebbe und Flut. Aber auch die Form der Küste kann den Tidenhub verstärken. So wirkt die Elbmündung bei Flut wie ein Trichter, der das hereinströmende Wasser aufstaut. Deshalb liegt der Hochwasserpegel bei St. Pauli im Mittel 3,60 Meter über dem des Niedrigwassers.. Der geringste Tidenhub an der deutschen Nordseeküste tritt in List mit 1,70 Meter auf, der größte mit vier Metern in der Weser.

Wie lautet die Definition von Tiefsee?
Tim Förderer, Wiesbaden

Eine einzige Definition des Begriffs Tiefsee gibt es nicht; jede meereswissenschaftliche Disziplin beschreibt sie anders: Für Geologen beginnt die Tiefsee am Fuß des Kontinentalhangs zwischen 2.000 und 4.000 Metern Wassertiefe. Biologen oder Ozeanografen legen andere Kriterien an: Licht, Temperatur, Druck. Eine allerorts gültige Grenze bieten diese Merkmale aber nicht, da sie – umgerechnet in Wassertiefe – kaum je übereinstimmen. Auch für sich betrachtet sind die einzelnen Kriterien nicht eindeutig. So hängt das Absinken der Wassertemperatur auf Tiefseewerte unter 4 Grad Celsius von Faktoren wie der geografischen Lage, den Jahreszeiten oder den Strömungen vor Ort ab. Ebenso variiert der Übergang von durchlichteter zur lichtlosen, der so genannten aphotischen Zone des Ozeans. Je nach Schwebstoffaufkommen kann das Sonnenlicht bis in Tiefen zwischen 200 und - in besonders klarem Wasser – bis 1.000 Meter vordringen. So große Tiefen sind allerdings die Ausnahme. Meist ist es schon unterhalb von 800 Meter Wassertiefe stockfinster. Nimmt man diesen Wert als Grenze zur Tiefsee an und geht man von einer durchschnittlichen Meerestiefe des Weltozeans von 3800 Metern aus, umfasst die Tiefsee etwa 79 % des globalen Ozeanvolumens.

Welche ökologischen Auswirkungen kann der Tiefseebergbau mit sich bringen?
Wolfgang Perl, Neumünster

Wenn vom Meeresbergbau die Rede ist, geht es zumeist um Manganknollen und Kobaltkrusten, Erzschlämme, Phosphorite und Schwerminerale am Ozeangrund. In den 1970er Jahren hat sich in Deutschland die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Hannover mit dem Abbau insbesondere von Manganknollen befasst. Auf den Webseiten des BGR lässt sich nachlesen: „Manganknollen bilden sich auf dem Grund des Ozeans. Sie enthalten durchschnittlich einen Anteil von rund 25 Prozent Mangan, beigemengt sind aber auch rund 3 Prozent Kupfer, Nickel oder Kobalt. Diese Wertmetalle bilden eine bedeutende Rohstoffquelle für die Zukunft.“ Ab 1975 untersuchten amerikanische und deutsche Wissenschaftler, wie sich bergbauliche Eingriffe auf die Unterwasserwelt der Ozeane auswirken. Zu diesem Zweck richteten sie östlich von Hawaii zwei Testgebiete ein.

Wie nicht anders zu erwarten, verursachte der dort betriebene Bergbau gravierende ökologische Schäden. Zum einen wurden der Meeresboden und die dort siedelnden Organismen durch Bergbaumaschinen und -fahrzeuge „zerwühlt, zerquetscht und umgelagert“, wie es in einer Begleitstudie heißt. Die Spuren blieben zudem lange Jahre nach der Gewinnung sichtbar.

Ökologisch gravierender sind Trübungswolken: Sie entstehen am Meeresboden durch aufgewirbeltes Feinsediment und bedeckt den Boden und die auf und in ihm lebenden Tiere. Da die Organismen in der Tiefsee an eine gleich bleibende Umwelt gewöhnt sind, ist dies ein tief greifender Einschnitt. Dazu kommen Trübungswolken an der Oberfläche durch die Einleitung von Bergbauabfällen. Sie verändern Lichtverhältnisse und Nahrungsangebot, aber auch die Chemie der produktivsten Schicht der Ozeane.

Bevor es zu einem Abbau der Vorkommen kommen konnte, sanken in den 1980er Jahren die Weltmarktpreise. Die Vorkommen an Land waren und sind zurzeit noch mit weniger technischem und finanziellem Aufwand abzubauen. Trotzdem rücken die Vorkommen der Tiefsee wieder in den Mittelpunkt des Interesses. Im Jahr 2005 hat auch die BGR eine Lizenz zum Abbau von Manganknollen beantragt. Der Claim umfasst 75.000 Quadratkilometer und die Lizenz gilt für 15 Jahre . Die Internationale Meeresbodenbehörde, die die Bodenschätze der Tiefsee im Auftrag der Vereinten Nationen verwaltet hat diese im Juli 2006 erteilt.

Für fünf weitere Gebiete haben China, Japan, Frankreich, Korea und Russland, sowie ein internationales Konsortium Lizenzen erworben. Alle Claims liegen im so genannten Manganknollen-Gürtel der sich im Pazifik nördlich des Äquators von Mexiko bis jenseits von Hawaii erstreckt. Bisher findet allerdings kein Abbau statt. Die BGR wird in den kommenden Jahren das Lizenzgebiet erkunden, um zu einer fundierten Einschätzung seiner Lagerstättenqualitäten zu gelangen. "Die erneute Aufnahme der Untersuchungen durch die BGR ist eine Maßnahme der strategischen Zukunftsvorsorge", sagt Prof. Dr. Bernhard Stribrny, Präsident der BGR. "Durch die rechtzeitige Erkundung neuer, bislang nicht genutzter Rohstoffquellen wollen wir einen wichtigen Beitrag zur zukünftigen Rohstoffsicherung unseres Landes leisten."

Wie gelangt das Treibholz von Sibirien an Islands Nordküsten?
Sabine Kaufmann

"Es war im Herbst 1884, als ich zufällig im norwegischen
`Morgenbladet` einen Artikel las, der davon handelte, dass an der
Südwestküste Grönlands einige Gegenstände gefunden worden seien, die von der "Jeanette" stammen mussten", schreibt Fritjof Nansen in seinem berühmten Buch "Durch Nacht und Eis", in dem er die Transpolardrift der "Fram" (1893-96) schildert. Die "Jeanette", ein amerikanisches Expeditionsschiff, wurde 1879 vor der ostsibirischen Wrangel-Insel vom Eis eingeschlossen, driftete bis zu den Neusibirischen Inseln und sank dort am 12. Juni 1881. Nansen vermutete, dass die Wrackteile, die nur drei Jahre später an Grönlands Küsten strandeten, mit einer, wie auch immer gearteten transpolaren Strömung dorthin verfrachtet worden seien. Während der Fram-Expedition wollte er die ominöse Strömung erkunden.

Nicht nur Wrackteile, auch die von Ihnen, Frau Kaufmann, erwähnten Baumstämme und wissenschaftliche Messinstrumente driften mit der Transpolardrift quer über das Nordpolarmeer. In den vergangenen Jahrzehnten wurden mehrere Hundert Bojen im Arktischen Becken ausgesetzt, die in regelmäßigen Abständen via Satellit Positionsangaben absetzten. Aus diesen Driftexperimenten weiß man, dass die oberflächennahe Zirkulation im Bereich Grönland-Alaska-Sibirien von einem riesigen Wirbel bestimmt wird. Das vom Wind getriebene Wasser zirkuliert zunächst entlang der Sibirischen Küsten. Dort nimmt es die Baumstämme auf, die von den großen Flüssen Lena, Ob oder Jenessei in das Arktische Meer gespült werden, bevor der Küstenstrom in den Transpolarstrom einmündet.

Wenn man etwa im Gebiet um Spitzbergen mit dem Schiff unterwegs ist, kann man bei ruhiger See und mit etwas Glück die südwärts driftenden Stämme entdecken. Sie stranden nicht nur an der Nordküste Islands. Man findet sie auch an der Nord- und Ostküste Spitzbergens, auf der zwischen Spitzbergen und Island gelegenen kleinen Vulkaninsel Jan Mayen und auf der kleinen Bäreninsel, die auf halbem Weg zwischen norwegischem Nordkap und Spitzbergen liegt.

Wieso zieht sich das Meer vor einem Tsunami vom Land zurück?
Helmut Braun, St. Ulrich

Augenzeugen des Tsunamis 2004 in Südostasien berichteten von einem faszinierenden Phänomen: Kurz bevor die Wassermassen über die Küste hereinbrachen wurden Hunderte Meter Meeresboden – normalerweise ständig vom Wasser bedeckt – plötzlich freigelegt. Innerhalb kürzester Zeit kam das Wasser jedoch als riesige Welle zurück. Das, was wir gemeinhin als „die Welle“ bezeichnen, ist genaugenommen nur ein Teil der Welle, nämlich der Wellenberg. Die komplette Welle besteht aus einem Wellenberg und einem Wellental. „Trifft nun zunächst das Tal auf die Küste, zieht sich das Wasser von der Küste zurück“, erklärt Dr. Maren Walter vom Institut für Umweltphysik an der Universität Bremen. „Ob zuerst das Wellental oder der -berg die Küste erreicht, hängt von der Anregung des Tsunamis ab.“ Die riesigen Wogen werden durch Seebeben, Erdrutsche oder Vulkanausbrüche ausgelöst. Wird dabei der Meeresboden extrem nach oben oder unten ausgelenkt, überträgt sich dies auf die Wassersäule darüber. In einem Tsunami werden also alle Wasserteilchen von der Wasseroberfläche bis hinunter zum Meeresboden in Bewegung versetzt.

Können Tsunami-Wellen tatsächlich bis zu 1.000 Stundenkilometer schnell werden?
Andreas Müller, Dortmund

Der Begriff „Tsunami“ stammt aus dem Japanischen und bedeutet „Hafenwelle“ – da die Fischer auf See kaum eine Welle gespürt hatten, die Häfen jedoch bei ihrer Rückkehr völlig vernichtet vorfanden. Die Wellen entstehen im offenen Ozean. Sie werden vor allem durch unterseeische Erdbeben ausgelöst, aber auch durch Rutschungen an Kontinentalhängen oder Vulkaneruptionen am Meeresgrund. Im Gegensatz zu Windwellen, die eine Länge bis zu 150 Metern von Wellenkamm zu Wellenkamm haben, weisen Tsunamis Wellenlängen von 100 bis 200 Kilometern auf. Da die Energieverluste einer Welle mit zunehmender Länge abnehmen, können Tsunamis riesige Distanzen zurücklegen.
Die Geschwindigkeit, mit der Tsunamis durch das Meer jagen, hängt von der Wassertiefe ab. Für den Pazifik, der eine durchschnittliche Wassertiefe von 4.200 Metern hat, ergeben sich Spitzengeschwindigkeiten von 750 Kilometern in der Stunde. Da Tsunamis auf dem offenen Ozean kaum einen halben Meter Höhe erreichen, werden sie von Schiffsbesatzungen meist nicht bemerkt. Erst in Küstennähe entstehen die gefürchteten Monsterwellen: Die Tsunamis werden durch die zunehmende Bodenreibung abgebremst – ihre Wellenlänge schrumpft, die Energie jedoch bleibt gleich. Die Wellen werden praktisch zusammengeschoben und wachsen schnell bis zu 30 Metern Höhe an – mit furchtbaren Folgen. Der Tsunami, der Weihnachten 2004 Südostasien überrollte, riss über 230.000 Menschen in den Tod.

Können Tsunamis auch durch den Klimawandel ausgelöst werden?
Anika Stang aus Berlin

Es bedarf keines Erdbebens, um einen Tsunami auszulösen. Wasser und Methan, Hauptbestandteil von Erdgas, genügen. Bei bestimmten Druck- und Temperaturwerten verbinden sie sich am Meeresboden zu einer Art Eis, dem Gashydrat. Dabei bilden die Wassermoleküle einen „Käfig“ für das Methan. Darin liegt das Methan nicht als Gas, sondern in fester Form vor. So kann ein Liter Methanhydrat 0,8 Liter Wasser und das feste Äquivalent von 164 Liter Methangas enthalten. Löst sich Gashydrat auf, öffnet sich der Käfig, und das Methan entweicht als Gas. Geschieht dies großflächig, kann es gefährlich werden. Gashydrate kommen besonders an den steilen Hängen zwischen den flachen Küstengewässern und der Tiefsee vor. Sie bilden den Zement, der die Hänge zusammenhält. Erwärmt sich das Wasser, zum Beispiel durch den Klimawandel, können Gashydrate schmelzen und schlagartig einen festen Hang in eine gewaltige Schlammlawine verwandeln. Diese verdrängt, ähnlich wie ein Erdbeben, das Wasser so schnell, dass ein Tsunami entstehen kann. Geschehen ist dies auch in unserer Nähe schon, wie an Norwegens Küste vor etwa 8.000 Jahren. Und 2004 auch in Deutschland – aber zum Glück nur fiktional: in Frank Schätzings Roman Der Schwarm.