Die Klimaerwärmung hat unter anderem den Anstieg des Meeresspiegels zur Folge. Wie wird dieser Anstieg durch das Abschmelzen des

a) arktischen Meereises
b) grönländischen Festlandeises

beeinflusst?

Der bisher beobachtete Anstieg des Meeresspiegels ist in erster Linie eine Folge der thermischen Ausdehnung des Meerwassers: Obwohl sich das Wasser in den letzten 150 Jahren im Durchschnitt gerade einmal um 0,7°C erwärmt hat, betrug der Anstieg im weltweiten Mittel ca. 30 Zentimeter. Die letzten Jahrzehnte hat sich der Anstieg beschleunigt, was auf das zunehmende Abschmelzen der großen Eismassen auf den polaren Festlandssockeln zurückzuführen ist.

a) Der Nordpol liegt im Gegensatz zum Südpol nicht auf festem Untergrund, sondern im Meer. Aufgrund der tiefen Temperaturen ist die Nordpolarregion im Winterhalbjahr mit einer dicken Eisschicht überzogen. Durch die in der Arktis besonders starke Erwärmung von ca. 4°C geht die Eisdecke im Sommer durch Abschmelzen drastisch zurück, auch die Mächtigkeit des Meereises verringert sich. Dieses Abschmelzen von Eis im Wasser hat aber - wie im Film zu sehen war - keinen Einfluss auf den Meeresspiegel.

b) Anders liegen die Verhältnisse beim riesigen Eispanzer, der auf dem grönländischen Festlandssockel liegt. Schmilzt dieses Eis, so kommt es mit der Zeit zu einem gewaltigen Wasserzufluss im Nordatlantik, was zu einem beträchtlichen Anstieg des Meeresspiegels führen würde. Glücklicherweise geht das Abschmelzen des bis zu 3.000 m dicken grönländischen Eispanzers wegen der großen spezifischen Schmelzwärme des Eises (das ist die Wärme, die 1 kg Eis zum Schmelzen bei 0°C benötigt) relativ langsam vor sich, so dass mit dem vollständigen Abschmelzen des Grönlandeises erst in ein paar Jahrhunderten zu rechnen ist. Der Meeresspiegel würde dann aber um ca. 7 m ansteigen! Dazu käme noch der Anstieg durch das Abschmelzen der Antarktis, deren Eismassen um ein Vielfaches größer sind als die Grönländischen und ebenfalls Festland bedecken.

Im Film war die Rede davon, dass man auch im Frühjahr bei Plusgraden noch Ski- und Rodelfahren kann. Bei Temperaturen bis 5°C oder 6°C und trockenem (Hochdruck-)Wetter kann eine Skipiste sogar gefroren bleiben, obwohl die Temperatur über dem Gefrierpunkt liegt. Wie ist das möglich?

Nicht nur Flüssigkeiten können in den gasförmigen Zustand übergehen, auch feste Körper können - ohne den Umweg über die flüssige Phase - direkt gasförmig werden. Reif, der sich über Nacht gebildet hat, kann morgens verschwinden, ohne dass der Reif, also die Schneekristalle, schmelzen.

Diesen direkten Übergang vom festen in den gasförmigen Zustand nennt man Sublimieren. Beim Sublimieren wird dem Schnee mehr Wärme entzogen als dem Wasser beim Verdunsten, da sich zur Verdampfungswärme noch die Schmelzwärme addiert. Ist die Luft trocken, so kann sie bei höherer Temperatur viel Wasserdampf aus dem sublimierenden Schnee aufnehmen. Die dadurch hervorgerufene Abkühlung der Schneedecke kann so stark sein, dass ihre Temperatur unter dem Gefrierpunkt bleibt, die Schneedecke also nicht schmilzt, obwohl die Lufttemperatur einige Plusgrade erreicht.

Anders liegen die Verhältnisse, wenn die Luft sehr feucht ist und damit keinen Wasserdampf mehr aufnehmen kann. Dann schmilzt der Schnee selbst bei geringen Plusgraden schnell zusammen, da der Abkühlungseffekt durch Sublimation fehlt.

Warum sind Wasserstropfen kugelförmig?

Dafür ist die starke Wasserstoffbrückenbindung zwischen den Wassermolekülen verantwortlich: Die großen Kräfte zwischen den Wassermolekülen wirken an der Oberfläche wie ein Netz. Es ermöglicht Insekten, den Wasserläufern, auf der Wasseroberfläche zu "laufen". Legt man eine Rasierklinge vorsichtig auf die Oberfläche, so geht sie nicht unter, obwohl das Material, aus dem sie besteht, eine weit größere Dichte als Wasser hat. Man bezeichnet diese Eigenschaft als Oberflächenspannung. Sie ist beim Wasser wegen der starken, auf die Wasserstoffbrückenbindung zurückzuführenden Kräfte besonders groß.

Dass Wassertropfen kugelförmig sind, ist eine Folge der großen Oberflächenspannung und damit der großen Kräfte zwischen den Wassermolekülen: Unter der Wirkung der großen Oberflächenspannung gestaltet sich eine Waseroberfläche so, dass ihr Flächeninhalt möglichst klein wird (das Netz sich also möglichst eng zusammenziehen kann). Von allen räumlichen Gebilden von gleichem Volumen hat die Kugel die kleinste Oberfläche - dies ist der Grund, warum Wasserstropfen kugelförmig sind. Regentropfen scheinen dem zu widersprechen, denn sie sind tropfenförmig. Dies ist aber auf die Einwirkung der Schwerkraft und des Luftwiderstandes beim Fallen zurückzuführen.