Rund 90 Prozent der zusätzlichen Wärme, die die Erde derzeit aufnimmt, landen in den Weltmeeren. Wie viel davon der Indische Ozean, der Pazifik und der Atlantik jeweils schlucken, haben Geodäten der Universität Bonn mit einer neuen Kombination aus Satellitendaten und Messbojen berechnet. Dabei stießen sie auf eine Phase, in der eines der Becken deutlich aus der Reihe fiel. Zudem weichen ihre Werte für einzelne Meeresbecken um zweistellige Prozentbeträge von den Ergebnissen gängiger Klimamodelle ab.
Die Weltmeere sind der größte Wärmespeicher des Klimasystems. Weil die Erde mehr Energie aufnimmt, als sie ins All abstrahlt, sammelt sich zusätzliche Wärme an, und rund 90 Prozent davon gehen in die Ozeane. Das hat Folgen für marine Hitzewellen, für Wetterphänomene wie El Niño und für den Meeresspiegel, denn erwärmtes Wasser dehnt sich aus. Wie viel Wärme in welchem Meeresbecken steckt, ist jedoch schwer zu messen. Ob der Indische Ozean, der Pazifik oder der Atlantik den größeren Anteil aufnimmt, lässt sich nur mit großem Aufwand bestimmen. Seit 2005 liefern mehrere Tausend frei treibende Argo-Bojen regelmäßig Temperaturprofile aus den oberen 2.000 Metern der Ozeane, etwa alle zehn Tage. Was darunter geschieht und wie sich die Wärme zwischen den Becken verschiebt, bleibt mit Bojen allein jedoch lückenhaft, denn die tieferen Schichten erreichen die meisten dieser Messgeräte nicht.
Genau hier setzt die Arbeit der Bonner Geodäten an. Sie nutzen den Meeresspiegel als eine Art Thermometer. Wird das Wasser wärmer, dehnt es sich aus, und die Meeresoberfläche steigt Jahr für Jahr um Beträge im Millimeterbereich, ähnlich wie die Flüssigkeit im Röhrchen eines Flüssigkeitsthermometers. Allerdings hebt auch Schmelzwasser von Gletschern und Eisschilden den Meeresspiegel. Dieser Anteil muss herausgerechnet werden, und dafür kommen Satelliten ins Spiel, die feinste Änderungen im Schwerefeld der Erde erfassen. Aus der Kombination verschiedener Messsysteme wollte das Team nicht nur die Erwärmung der oberen Schichten bestimmen, sondern die gesamte Wärmeaufnahme über alle Tiefen des Ozeans hinweg. Das Ergebnis sind monatliche Karten der Wärme im Ozean, und sie zeigen, dass sich die einzelnen Becken keineswegs gleichförmig aufheizen. Die Methode knüpft an frühere Arbeiten der Bonner Gruppe an, die bereits vor rund zehn Jahren den Beitrag der Wärmeausdehnung zum Anstieg des Meeresspiegels aus Satellitendaten bestimmt hatte.
Wie das Team um Bernd Uebbing und Jürgen Kusche vom Institut für Geodäsie und Geoinformation der Universität Bonn im Fachjournal Earth System Science Data beschreibt, verbindet ihr Verfahren zur Bestimmung der Ozeanerwärmung drei Datenquellen. Radarsatelliten messen die Höhe des Meeresspiegels sehr genau. Die Satelliten der Missionen GRACE und GRACE Follow-On erfassen seit 2002 Änderungen der Schwerkraft und damit, wie viel zusätzliche Wassermasse in die Meere gelangt. Die Argo-Bojen liefern Temperaturprofile aus dem Inneren des Ozeans. In einem gemeinsamen Rechenverfahren passen die Forscher typische Muster der Wärmeausdehnung, die sie einem Ozeanmodell entnehmen, an alle drei Datensätze zugleich an. Beteiligt waren zudem Forscher der Universität Twente in den Niederlanden und der Universität Hamburg. Herausgekommen sind monatliche Karten der Wärme im Ozean mit einer Auflösung von 0,25 Grad für den Zeitraum von Januar 2005 bis Dezember 2024, die öffentlich zugänglich sind. Die Studie erschien am 22. September 2026, die Universität Bonn stellte sie am 2. Oktober vor.
Global betrachtet stimmen die Ergebnisse weitgehend mit anderen Datensätzen und mit Klimamodellen überein. Über den gesamten Zeitraum ermittelten die Forscher eine Wärmeaufnahme der Ozeane von durchschnittlich 0,62 Watt pro Quadratmeter, ein Wert, der zu Auswertungen der Argo-Bojen, zu Reanalysen und zu unabhängigen Satellitenmessungen der Strahlungsbilanz passt. Über zwei Jahrzehnte summiert sich dieser stetige Zustrom zu einer enormen Energiemenge, die sich im Wasser verteilt. Bei den einzelnen Becken zeigt sich jedoch ein anderes Bild. Zwischen 2005 und 2015 nahm der Indische Ozean ungewöhnlich viel Wärme auf. Über die vergangenen 20 Jahre hinweg schluckten Pazifik, Atlantik und Indischer Ozean jeweils etwa ein Drittel der zusätzlichen Wärme. Bemerkenswert ist das, weil der Indische Ozean deutlich kleiner ist als der Pazifik und dennoch einen ähnlich großen Anteil aufnahm. Die Forscher werten die Verteilung als Hinweis darauf, dass Wärme zwischen den Ozeanen transportiert wird. Für einzelne Becken weichen ihre Werte um zweistellige Prozentbeträge von den Simulationen der Klimamodelle ab, während das Gesamtergebnis mit ihnen übereinstimmt.
Neu an der Arbeit ist, wie die Universität Bonn in ihrer Mitteilung zur Studie hervorhebt, dass die Forscher erstmals den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Ozeans für verschiedene Regionen berechnen. Dieser Wert gibt an, wie stark sich Wasser bei einer bestimmten Erwärmung ausdehnt. Bislang wurde er meist als überall gleich angenommen, was nach Angaben der Autoren zu erheblichen Fehlern führen kann. Tatsächlich hängt die Ausdehnung des Meerwassers von seiner Temperatur und seinem Salzgehalt ab, sodass kaltes Wasser in hohen Breiten anders reagiert als warmes Wasser in den Tropen. Wer aus dem Anstieg des Meeresspiegels auf die Wärme schließt, braucht deshalb für jede Region den passenden Umrechnungsfaktor. Die Schwierigkeit lag darin, sehr große und unterschiedliche Datensätze einheitlich auszuwerten. Moderne Rechenverfahren halfen dabei, Unterschiede in der räumlichen Verteilung der Messungen zu berücksichtigen und Fehlinterpretationen möglichst gering zu halten. Erst auf diese Weise lassen sich die Becken zuverlässig miteinander vergleichen.
Die Wärme, die der Ozean speichert, bleibt nicht folgenlos. Sie treibt den Anstieg des Meeresspiegels durch die Ausdehnung des Wassers an, beeinflusst marine Hitzewellen und spielt bei Wetterphänomenen wie El Niño eine Rolle, worauf auch die Bonner Forscher hinweisen. Wie aufgeheizt die Ozeane derzeit sind, zeigt die Lage im Pazifik, der inzwischen heißer ist als beim Rekord-El-Niño von 2015. Die Phase, in der der Indische Ozean besonders viel Wärme aufnahm, macht deutlich, dass sich die Verteilung der Energie zwischen den Becken über Jahre hinweg verschieben kann. Deren Ursachen und Folgen sind nach Einschätzung der Forscher noch nicht vollständig verstanden. Für die Klimapolitik empfehlen sie, nicht allein auf die mittlere Temperatur über Land zu schauen. Der Ozean und insbesondere der Meeresspiegel seien als Thermometer des Erdsystems besser geeignet, weil sie weit geringeren Schwankungen unterliegen als die Lufttemperatur.
Damit das Verfahren funktioniert, muss der Anteil des Meeresspiegelanstiegs, der auf zusätzliches Wasser zurückgeht, sauber vom Anteil der Erwärmung getrennt werden. Die Schwerefeldmessungen der GRACE-Satelliten erfassen dazu, wie sich die Wassermasse in den Ozeanen verändert, etwa durch Schmelzwasser von Gletschern und Eisschilden. Solche Massenbilanzen verlaufen keineswegs gleichförmig, wie eine Auswertung zeigte, nach der die Antarktis in drei Jahren 695 Milliarden Tonnen Eis gewann. Erst wenn solche Massenänderungen herausgerechnet sind, bleibt der Teil des Anstiegs übrig, der auf die Ausdehnung des erwärmten Wassers zurückgeht. Diesen sogenannten sterischen Anteil rechnen die Forscher mithilfe ihrer regionalen Ausdehnungskoeffizienten in Wärme um. Die Argo-Bojen ergänzen das Bild, weil sie zeigen, wie sich die zusätzliche Wärme auf die oberen Schichten verteilt. Gemeinsam ergibt sich daraus, wie viel Wärme der Indische Ozean und die übrigen Becken Monat für Monat speichern.
Die Bonner Geodäten wollen ihre Analyse auf frühere Jahrzehnte ausdehnen. Weil vor 1993 deutlich weniger Satellitendaten zur Verfügung stehen, sollen dafür historische Messungen herangezogen werden. Zudem planen sie, künftig die Daten der Nachfolgemission GRACE-C und des geplanten Schwerefeldsatelliten NGGM einzubeziehen. Zugleich mahnen die Forscher, die Beobachtung der Ozeane langfristig zu sichern. Die Wärmeaufnahme und ihre Umverteilung könnten sich innerhalb weniger Jahre stark verändern, deshalb seien verlässliche Messungen durch Satelliten und Messsysteme im Meer unverzichtbar. Nötig sei eine langfristige Finanzierung in globaler Zusammenarbeit, verbunden mit einer geringeren Abhängigkeit von den USA. Gefördert wurde die Bonner Arbeit von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen der Forschungsgruppe FOR5361. Die Ergebnisse unterstreichen, wie ungleich sich die zusätzliche Wärme über die Weltmeere verteilt, und sie zeigen, dass der Indische Ozean zeitweise einen auffallend großen Teil davon aufnahm.
Earth System Science Data, Improving global and regional ocean heat content by consistently combining GRACE gravity, satellite altimetry and Argo profile observations in a joint inversion framework; doi:10.5194/essd-18-6945-2026