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Golfstrom-Abschwächung bedroht das nordatlantische Klimasystem

25.02.2021

Eine neue PIK-Studie zeigt, dass der Golfstrom sich immer weiter abschwächt. Die Gefahr: Ozeanströmungen könnten sich umkehren und das labile Klima-Gleichgewicht könnte kippen.

Daten aus einer Vielzahl verschiedener ozeanografischer Forschungsprojekte deuten darauf hin, dass die Atlantische Meridionale Umwälzströmung (AMOC) in den letzten Jahrzehnten dramatisch an Kraft verloren hat.

Sie ist auch als Golfstrom bekannt: Eine Meeresströmung, die in höheren Wasserlagen selbst im Winter milde Temperaturen zu den Kanalinseln, nach Irland und Großbritannien, weiter Richtung Niederlande bis nach Westdeutschland und Skandinavien trägt.

"Das Golfstrom-System (…) bewegt fast 20 Millionen Kubikmeter Wasser pro Sekunde, etwa das Hundertfache des Amazonasstroms", soStefan Rahmstorf zur Bedeutung dieses Klimasystems. Der Forscher vom Potsdam Institut für Klimafolgenforschung (PIK) ist Initiator und Ko-Autor der Studie, die am 25. Februar 2021 in der Fachzeitschrift Nature Geoscience erschienen ist. 

Falls die AMOC zum Erliegen kommt, könnte sie auch das zweite dominante nordatlantische Klimaphänomen massiv verändern: Die nordatlantische Tiefwasser-Strömung. Die beginnt etwa dort, wo der milde nordatlantische Ausläufer des Golfstroms endet, nämlich im Eismeer bei Island.

Verstärkt durch Zuflüsse aus dem arktischen Ozean bei Grönland und West-Kanada transportiert sie bisher zuverlässig kaltes und salzarmes Wasser in der Tiefe entlang beider amerikanischen Kontinente bis in den antarktischen Ozean. 

Was passiert, wenn Oberflächen- und Tiefenströmungen sich ändern? 

Das Potsdam Institut für Klimafolgenforschung warnt schon lange, dass ein Kippen des Systems, ausgelöst durch den Klimawandel, unvorhersehbare Auswirkungen auf Natur und Mensch haben könnte. Durch das Abschmelzen grönländischer Gletscher und durch vermehrte Niederschläge wird dem arktischen Ozean Süßwasser zugeführt. Damit sinkt auch weniger des kalten Wassers in die Tiefe – die amerikanische Tiefenströmung verliert an Kraft. 

Der Klimaforscher Stefan Rahmstorf hat die Proxydaten-Studie angeregt.

Was für ein Klimasystem wird dann das bisherige ersetzen? Was würde eine massive Veränderung der Strömungssysteme, die ja auch Nährstoffe und Sauerstoff transportieren, für die Tier- und Pflanzenwelt der Ozeane bedeuten? Wie würden sich regionale Klimazonen verändern? Wo wird es wärmer, wo kälter, wo feuchter, wo trockener? Können Natur und Mensch sich schnell genug an die Veränderungen anpassen?

All diese Fragen stellen sich die Forscher derzeit. Für die nahe Zukunft vermuten sie folgendes: Entlang der nördlichen US-Küste könnte es häufiger Überschwemmungen geben, und in Europa mehr Extremwetterereignisse.

Schon jetzt beobachten Meteorologen Anzeichen für Veränderungen in bestimmten Jahreszeiten: So führen die Klimaforscher des PIK eine in den letzten Jahren beobachtete Kälteblase im Nordatlantik auf den abgeschwächten Golfstrom zurück.

Daten unter anderem aus Sediment- und Eisbohrkernen

Die neue Studie stützt sich auf sogenannte Proxydaten. Damit sind Daten gemeint, die die Forscher nicht selbst zusammengetragen haben. Stattdessen haben Sie sich bei zahlreichen einzelnen Forschungsprojekten und Quellen bedient, etwa bei Drittstudien über Sediment- und Eisbohrkerne. Aber auch Forschungen an Baumringen, bekannt als Dendrochronologie oder Einträge in alten Schiffslogbüchern haben die Forscher in ihre Betrachtungen einbezogen. So entstand ein Klimaarchiv, das viele Jahrhunderte zusammenfasst. 

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| 28.06.2013

Englischer Tee aus Cornwall

Frühere PIK-Studien zeigten bereits eine Verlangsamung der Meeresströmung um etwa 15 Prozent seit Mitte des 20. Jahrhunderts. Die jetzige Studie unterstreicht einen vermutlichen Zusammenhang mit der vom Menschen verursachten globalen Erwärmung.

"Wir haben zum ersten Mal eine Reihe von früheren Studien kombiniert und festgestellt, dass sie ein konsistentes Bild der AMOC-Entwicklung über die letzten 1600 Jahre liefern", sagt Rahmstorf. "Die Studienergebnisse legen nahe, dass die AMOC Strömung bis zum späten 19. Jahrhundert relativ stabil war. Mit dem Ende der kleinen Eiszeit um 1850 begann die Meeresströmung schwächer zu werden, wobei seit Mitte des 20. Jahrhunderts ein zweiter, noch drastischerer Rückgang folgte." 

Geringe Unsicherheiten in den Daten

Einzelne Proxydaten seien zwar bei der Darstellung der AMOC-Entwicklung unvollständig gewesen, erklärt Levke Caesar von der Irish Climate Analysis and Research Units an der Maynooth University, allerdings habe die Kombination von Daten über Temperaturänderungen im Atlantik, die Verteilung der Wassermassen und die Korngrößen der Tiefsee-Sedimente "ein robustes Bild der Umwälzzirkulation" ergeben. 

Dem stimmt die Statistikerin Niamh Cahill von der Maynooth University in Irland zu. Auch nachdem sie mögliche Unsicherheiten in den Proxydaten herausgerechnet hatte, kam die Statistikerin zu dem Ergebnis, dass die Daten "ein konsistentes Bild" liefern. "Die Abschwächung der Strömung ist seit mehr als 1000 Jahren beispiellos", so Cahill. 

Was bewirkt die Erwärmung der Meere?
Antarktis so warm wie Los Angeles

18,3 Grad Celsius wurden am 6. Februar an der argentinischen Forschungsstation Esperanza Base im Norden der Antarktis gemessen, der höchste jemals dort gemessene Wert, so die US-Raumfahrtbehörde NASA. Es ist nach November und Januar bereits die dritte Hitzewelle in der Antarktis in nur wenigen Monaten. Auf Satellitenbilder ist gut zu erkennen, dass bereits große Schneemassen geschmolzen sind.

Was bewirkt die Erwärmung der Meere?
Häufigere und stärkere Stürme

Die Intensität tropischer Wirbelstürme folgt der Oberflächentemperatur des Meeres. Die Hurrikan- oder Taifunsaison wird immer länger andauern, es wird vor allem im Nordatlantik und im Nordostpazifik deutlich mehr Wirbelstürme geben und sie werden auch an Intensität weiter zunehmen. Durch Extremwetterlagen wird es künftig auch in bislang verschonten Regionen äußerst zerstörerische Stürme geben.

Was bewirkt die Erwärmung der Meere?
Steigende Meeresspiegel und Sturmfluten

Die Meere erwärmen sich zeitverzögert mit den steigenden Temperaturen der Erdatmosphäre. Dadurch kommt es zu einer thermischen Ausdehnung der Wassermassen, wodurch der Meeresspiegel weiter ansteigt. Lebensräume und Erwerbsgrundlagen zahlreicher Küstenbewohner – vor allem in ärmeren Regionen – werden verloren gehen.

Was bewirkt die Erwärmung der Meere?
Waldbrände als Folge von Extremwetterlagen

Während es an manchen Orten punktuell heftige Niederschläge und Überschwemmungen geben wird, sorgen die Extremwetterlagen anderswo für extreme Trockenphasen. Ernteausfälle und verheerende Waldbrände sind die Folge. Die Feuersaison wird vielerorts viel länger andauern und die Zahl der Brände wird drastisch zunehmen.

Was bewirkt die Erwärmung der Meere?
Verschiebung der Ökosysteme

Durch die Erwärmung der Meere verschieben sich die Artenvorkommen und damit auch die marinen Ökosysteme. Fische und Meeressäuger wandern ähnlich den Landtieren polwärts. Die Populationen des Kabeljaus in der Nordsee etwa schrumpfen stärker, als es allein mit Überfischung erklärt werden kann. Nördlich gelegene Fischfang-Regionen könnten von dieser Entwicklung profitieren.

Was bewirkt die Erwärmung der Meere?
Versauerte Meere

Durch die Erwärmung kommt es zu einer direkten Lösung von CO2 im Oberflächenwasser, der pH-Wert des Meerwassers nimmt ab, das Wasser "versauert". Muscheln, Seesterne, Korallen, Krebse und Seeigel verlieren dadurch ihre Fähigkeit, Exo- bzw. Endoskelette zu bilden. Damit fallen sie nicht nur als Schadstofffilter, sondern auch als Futter für andere Meeresbewohner aus.

Was bewirkt die Erwärmung der Meere?
Weniger Plankton als Nahrung

Mit sinkendem pH-Wert können die kleinen Algen auch weniger Eisen aufnehmen. Aber Plankton braucht das Mineral für ein kräftiges Wachstum. Da viele Phytoplanktonarten zudem ebenfalls Kalkskelette ausbilden, sind sie von versauertem Wasser doppelt betroffen.

Was bewirkt die Erwärmung der Meere?
Abnahme des Sauerstoffgehalts

Wärmeres Wasser kann weniger Sauerstoff speichern, sodass die Erwärmung der Meere zur Ausdehnung sauerstoffarmer Bereiche führt. In vielen Meeresgebieten existieren schon jetzt sauerstoffarme "Todeszonen“, in denen keine Tiere mehr leben können, weil zu wenig Sauerstoff im Wasser gelöst ist.

Was bewirkt die Erwärmung der Meere?
Explosionsartige Algenblüte

Im warmen, sauerstoffarmen Wasser können sich giftige Algenblüten explosionsartig vermehren. Ihr Gift tötet Fische und andere Meereslebewesen. Schon jetzt bedrohen Algenteppiche vielerorts die Fischereiwirtschaft und den Tourismus. Hier Bilder von Chiles Küste, wo Rotalgen tausende Fische mit ihrem Nervengift töteten.

Was bewirkt die Erwärmung der Meere?
Fortschreitende Korallenbleiche

Weiße Kalkskelette ohne Leben. Der Korallenstock verliert durch eine schwere Korallenbleiche nicht nur seine Farbe, sondern auch seine Fortpflanzungsfähigkeit. Die Korallenriffe sterben ab und bieten keinen Schutz, keine Nahrung und keine Jagdgründe mehr für zahlreiche Meereslebewesen.

Was bewirkt die Erwärmung der Meere?
Veränderung der Meeresströmungen

Sollte der Nordatlantikstrom durch die Meereserwärmung unterbrochen werden, hätte dies einen starken Kälteeinbruch in ganz West- und Nordeuropa zur Folge. Denn er sorgt für eine andauernde Zirkulation des Meerwassers, indem dichtes Oberflächenwasser in tiefere, kühle Schichten absinkt. Auch die übrigen ozeanischen Strömungen wären von einer Unterbrechung betroffen.

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Fabian Schmidt