Es war ein Hilferuf Anfang Jahr. «Der Planet kann bis 2050 seine Korallenriffe verlieren und mit ihnen einen grossen Teil der marinen Lebensgemeinschaften», warnte Gabriel Grimsditch vom UNO-Umweltprogramm Unep. Die Warnung wurde mit Zahlen belegt: Ein Fünftel der Korallenriffe weltweit ist bereits verloren. Schuld daran ist neben der Überfischung und der Meeresversauerung vor allem die Erwärmung des Meereswassers durch den Klimawandel.

Die Korallenriffe vereinen Ressourcen und Dienstleistungen im Wert von 375 Milliarden Dollar pro Jahr. Denn sie beherbergen ein Viertel der marinen Organismen, die wiederum für Hunderte Millionen Menschen eine Lebensgrundlage bilden. Eine kürzlich veröffentlichte Studie der UNO zeigt, dass jährlich nur etwa 0,07 Prozent des geschätzten Wertes des Ökosystems in den Schutz der Korallenriffe investiert wird.

Wie gross die Bedrohung in Zukunft sein könnte, zeigen Wissenschaftler der Universität Bern und der ETH Zürich in der eben erschienenen Ausgabe des Fachmagazins «Nature». Das Forscherteam untersuchte die täglichen Temperaturdaten der Meeresoberfläche, die Satelliten zwischen 1982 und 2016 machten. Sie entdeckten, dass es heute doppelt so viele Hitzewellen im Meer gibt wie vor 35 Jahren. Zudem sind diese Hitzeperioden länger geworden und betreffen ein grösseres Gebiet. «Die Zunahme an Hitzewellen ist deutlich grösser, als man durch rein natürliche Schwankungen erwarten würde», sagt Thomas Frölicher, Assistenzprofessor für Ozeanmodellierung an der Universität Bern und Hauptautor der Studie.

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Die Forscher simulierten mithilfe von zwölf verschiedenen Computermodellen, die das globale Klimasystem abbilden, auch die Temperaturentwicklung der Ozeanoberfläche von 1861 bis 2100. Anhand dieser Modelldaten definierten sie die typische marine Hitzewelle in der vorindustriellen Zeit: Sie dauert im Mittel 11 Tage, die Intensität der Oberflächentemperatur liegt 0,4 Grad über den höchsten Werten in der vorindustriellen Zeit, und die betroffene Fläche ist etwa so gross wie die Schweiz.

Hitzewellen während dreier Wochen und mehr

Die Erdoberfläche hat sich inzwischen weltweit um etwa 1 Grad Celsius erwärmt. Obwohl sich die Meere deutlich langsamer erwärmen, hat das gemäss den Modellen bereits einen Einfluss: Hitzewellen im Meer dauern heute 25 Tage, und die betroffene Fläche ist bereits dreimal so gross wie die Schweiz.

Die Beobachtungen der Satelliten zeigen, dass die Modelle die Trends relativ gut abbilden. Die Ursache für die erhöhten Hitzewelle-Werte ist die langfristige Ozeanerwärmung – der Atlantik hat sich laut früheren Studien in «Nature Climate Change» in den letzten mehr als hundert Jahren um 0,58 Grad erwärmt, der Pazifik um 0,22 Grad.

«Die Häufigkeit von marinen Hitzewellen wird grundsätzlich in Zukunft überall zunehmen», sagt Nicolas Gruber, Professor am Institut für Biogeochemie und Schadstoffdynamik an der ETH Zürich und Mitautor der Studie. Allerdings gibt es Weltregionen, die stärker betroffen sind und sein werden. «In den Tropen sehen wir die grösste Zunahme», sagt der ETH-Wissenschaftler.

Meer reagiert schnellerals das Land

Grund: Die saisonalen Schwan­kungen der Temperatur an der Meeresoberfläche ist viel geringer als etwa in den gemässigten Breiten. Der Trend zu mehr Hitzewellen ist auch im Arktischen Ozean stärker sichtbar.

Nehmen wir an, die Erdoberfläche erwärmt sich bis Ende des Jahrhunderts um 3,5 Grad. Mit dieser Entwicklung müssten wir heute rechnen, wenn die CO2-Emissionen nicht massiv reduziert werden. Die Wahrscheinlichkeit einer Hitzewelle wäre laut der neuen Studie gegenüber der vorindustriellen Zeit um gut 40-mal grösser.

Infografik: Dauer von Hitzewellen im Meer

In anderen Worten heisst das: Statt einmal in hundert Tagen gäbe es alle zwei Tage eine Hitzewelle. Dabei würde die Dauer der Hitzeperiode von 11 auf 112 Tage ansteigen. «Marine Hitzewellen werden dann Alltag», sagt der Berner Klimaphysiker Frölicher. Die Wahrscheinlichkeit dieser Extremereignisse würde um 40 Prozent gesenkt, wenn sich die Erde – wie im Pariser Klimaabkommen als anzustrebendes Ziel verankert – nicht mehr als um 1,5 Grad erwärmt.

«Die Zahl der Hitzewellen im Meer nimmt schneller zu als auf dem Land», sagt Mitautor Erich Fischer, Klimaforscher der ETH Zürich. Der Grund: Die Schwankungsbreite der Temperatur im Wasser ist viel geringer als auf der Landoberfläche, die Wahrscheinlichkeit für heisse Perioden nimmt vergleichsweise überproportional zur Zunahme der Temperatur zu.

Hummerschwemmezur falschen Zeit

Aber wie kommt es überhaupt zu Hitzewellen? Auf dem Land sind stationäre Wetterlagen Auslöser für Hitzeperioden. Auf dem Meer gibt es verschiedene atmosphärische Phänomene, die noch nicht ganz verstanden sind. «Global der wichtigste Treiber ist wahrscheinlich El Niño», sagt Nicolas Gruber. Dieses Phänomen verändert Winde und Ozeanströme und erhöht damit grossräumig die Wassertemperaturen im Pazifik und teilweise im Indischen Ozean.

Es gibt aber auch Hitzewellen, die direkt mit jener auf dem Land gekoppelt sind, wie im Jahr 2003 im Mittelmeer. Wie sich häufige Hitzeperioden auf das Ökosystem Meer auswirken, darüber wissen die Forscher bisher nur bruchstückhaft Bescheid. «Mobile Organismen wie etwa Fische können ausweichen, aber Korallenriffe haben es schwer, sich an die wärmeren Bedingungen anzupassen», sagt Thomas Frölicher.

Ein Bild von möglichen Folgen können sich die Forscher bisher nur anhand von wenigen Einzelereignissen machen. Im nordöstlichen Pazifik zum ­Beispiel starben mehr Seelöwen und Wale als sonst während einer Hitzewelle in den Jahren 2013 bis 2015.

Eine länger andauernde Hitze hatte im Nordwest-Atlantik 2012 grosse Auswirkungen auf den Hummerbestand. Die frühe Migration der Hummer in die Region brachte eine Schwemme zu einem Zeitpunkt, als die Lieferketten noch nicht bereit waren und die Nachfrage noch klein war. Das drückte den Marktpreis. Die Industrie machte Millionenverluste.

«Länder in tropischen Gebieten, die von der Fischerei leben, müssen sich auf jeden Fall Gedanken über die Zukunft machen», sagt Frölicher. Dieses Jahr wäre eine Gelegenheit: Die weltweite Kampagne International Coral Reef Initiative hat 2018 zum «Internationalen Jahr der Riffe» ausgerufen.