Marine Hitzewellen sind einzelne Extremereignisse, bei denen die Meerestemperaturen über mindestens fünf Tage überdurchschnittlich hoch sind. Sie entstehen, wenn warme Luft oder starke Sonneneinstrahlung das Wasser aufheizt oder Meeresströmungen ungewöhnlich warmes Wasser einspülen. „Jüngste Studien zeigen, dass die Anzahl an marinen Hitzewellen auch in der Arktis in den letzten Jahrzehnten deutlich zugenommen hat“, sagt Dr. Marylou Athanase vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). Die Klimaforscherin hat in einer neuen Publikation den aktuellen Stand der Wissenschaft zusammengestellt, der zeigt, wie wenig erforscht diese Hitzeereignisse sind. Denn während die Forschung zu marinen Hitzewellen in den letzten Jahren weltweit einen Aufschwung erlebt hat, sind Studien in der Arktis nach wie vor rar und es gibt keine umfassende Bewertung der Eigenschaften, Treiber und Auswirkungen oder ihres Zusammenspiels. „Dabei kann in der Arktis schon eine kurzzeitige Erhitzung um den Bruchteil eines Grads kaskadenartige Auswirkungen auf das hitzeempfindliche polare Ökosystem und womöglich das globale Klimasystem haben“, so Marylou Athanase.
Was die Datenlage zeigt ist, dass Dauer, Intensität und Häufigkeit von marinen Hitzewellen in der Arktis seit den 1980er Jahren erheblich zugenommen haben. Die Temperaturen der Meeresoberfläche können bei solchen Extremereignissen bis zu 4 Grad Celsius über dem saisonalen Durchschnitt liegen. „Die Randmeere der Arktis entpuppen sich dabei durchweg als Hotspots“, erklärt Marylou Athanase. „Hier werden Hitzewellen an der Oberfläche pro Jahrzehnt bis zu 0,6 Grad heißer und kommen im Vergleich zum globalen Durchschnitt etwa doppelt so häufig vor. Die Schätzungen in allen arktischen Sektoren liegen zwischen 1 und 3 Ereignissen pro Jahr.“ Weiter unter der Oberfläche zwischen 50 und 500 Metern zeigen sich Hitzewellen ähnlich oder sogar noch intensiver. Am Meeresboden hingegen zeigt sich kaum ein Anstieg in der Häufigkeit oder Intensität, regional sogar eine Abnahme. Vor allem die Dauer von marinen Hitzewellen nimmt in der Arktis so schnell wie nirgendwo sonst auf der Welt zu und reicht je nach Region von etwa 10 bis 40 Tagen. Die längste Hitzewelle seit Beginn der Messungen zeigte sich 2016 in der Barentssee: Über 480 Tage lang lagen die Temperaturen an der Oberfläche und am Meeresboden um gut 1 Grad Celsius über dem Durchschnitt.
Was marine Hitzewellen in der Arktis antreibt
In der Arktis wirken Klimaprozesse, für die es in niedrigeren Breitengraden keine Entsprechung gibt und die eine bisher übersehene Klasse von Einflussfaktoren darstellen: das Vorkommen von Meereis, veränderte Wärmeflüsse zwischen Atmosphäre und Ozean sowie die Zufuhr von Ozeanwärme, die tief unter der arktischen Oberfläche gespeichert ist. „Vor allem zwei miteinander verbundene Mechanismen treiben die Zunahme von marinen Hitzewellen: die generelle Erwärmung des Ozeans und der Rückgang des Meereises“, sagt Marylou Athanase. „Die Wärmezufuhr aus der Atmosphäre in den Ozean hängt in der Arktis maßgeblich vom Meereis ab. Schmilzt es im Sommer, kann die Meeresoberfläche mehr Sonnenstrahlung aufnehmen, was wiederum die Erwärmung durch die Eis-Albedo-Rückkopplung verstärkt.“ So nahm der Arktische Ozean während der marinen Hitzewellen in 2007 und 2020 wegen der extrem geringen Eisbedeckung fast doppelt so viel Sonnenenergie auf wie im Sommer üblich.
Schmelzendes Meereis hat noch einen weiteren, verstärkenden Effekt: Das süße Wasser aus dem schmelzenden Eis legt sich in einer flachen Schicht auf das salzhaltige Ozeanwasser. Diese ist so dünn, dass schon eine geringere Wärmezufuhr ausreicht, um ihre Temperatur weit über den Durchschnitt zu heben. „Modellsimulationen schätzen, dass dieser Effekt marine Hitzewellen an der Oberfläche aufrechterhält und um durchschnittlich bemerkenswerte 20 Prozent verlängert und verstärkt“, so Marylou Athanase.
Im Arktischen Ozean können marine Hitzewellen auch aus der Tiefe ausgelöst werden, was sie grundlegend von Hitzewellen in anderen Ozeanen unterscheidet. Anders als in niedrigeren Breitengraden, wo sich das wärmste Wasser an der Oberfläche befindet, zirkuliert in der Arktis das aus dem Atlantik einströmende warme Wasser in den tieferen Schichten. Stürme im Herbst oder Winter verwirbeln und vermischen das Meer, und transportieren diese gespeicherte Wärme potenziell aus den Tiefen an die Oberfläche. Schätzungen zufolge ist ein solcher Aufstrom von warmem Wasser für etwa ein Fünftel aller marinen Hitzewellen an der arktischen Meeresoberfläche verantwortlich.
Nicht alle verstärkenden Faktoren sind im Ozean zu finden, auch die Bewölkung beeinflusst sowohl den Beginn als auch die Intensität von marinen Hitzewellen. „In nicht-polaren Ozeanen sind Hitzewellen oft mit einer Rückkopplung zwischen niedrigen Wolken, Sonnenstrahlung und der Meeresoberflächentemperatur verbunden“, so Marylou Athanase. „Höhere Temperaturen verringern die Bewölkung in den unteren Schichten der Atmosphäre, dadurch kann mehr Sonnenstrahlung einfallen. Das verstärkt die Erwärmung und damit marine Hitzewellen.“ In der Arktis arbeitet dieser Mechanismus jedoch anders. Zwar erhöht eine stärkere Sonneneinstrahlung auch hier während des Sommers die Temperaturen an der Meeresoberfläche, die höheren Temperaturen und ausgedehnten eisfreien Meeresgebiete führen jedoch zu mehr Verdunstung und so zu einer stärkeren, nicht geringeren Bewölkung. Obwohl diese die Menge der Sonnenstrahlung verringert, welche die Oberfläche erreicht, kann dieser Kühleffekt durch zwei Faktoren ausgeglichen werden: Wenn sich das Meereis zurückzieht, nimmt die dunkle Meeresoberfläche mehr Sonnenenergie auf. Zudem strahlt die bewölkte Atmosphäre mehr Wärme zurück zur Oberfläche. „Tatsächlich fallen die jüngsten Anstiege der sommerlichen und herbstlichen Hitzewellen an der Meeresoberfläche mit moderaten Zunahmen der Wolkendecke zusammen“, sagt Marylou Athanase. „Ob jedoch letztendlich die erhöhte Sonneneinstrahlung oder die Bewölkung die größere Rolle bei der Entstehung arktischer mariner Hitzewellen spielt, ist für uns noch eine offene Frage.“
Im Zuge der fortschreitenden globalen Erhitzung gehen Zukunftssimulationen davon aus, dass es in der Arktis einige der weltweit stärksten Zunahmen hinsichtlich der Häufigkeit und Intensität mariner Hitzewellen geben wird. In der Forschung fehlt es jedoch noch an Studien, die speziell auf polare Bedingungen zugeschnitten sind. „Mit unserer Studie vervollständigen wir das globale Bild der marinen Hitzewellen, indem wir das ‚arktische Puzzleteil‘ hinzufügen. Und das zu einer Zeit, in der sich diese Region schneller verändert als jeder andere Ozean.“
(Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung)
Originalpublikation:
Athanase, M., Gou, R., Köhn, E.E. et al. Polar processes set Arctic marine heatwaves apart. Commun Earth Environ 7, 485 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03735-1
