Folge des Klimawandels?
Der Vergleich historischer Daten mit Klimaarchiven zeigt, dass die Ozeanströmung so schwach ist wie schon sehr lange nicht mehr. Das hat Folgen für Europa.
Seit über 1000 Jahren war der Golfstrom nie so schwach wie in den vergangenen Jahrzehnten. Zu diesem Ergebnis kommt eine neue Übersichtsstudie, die am 25. Februar in „Nature Geoscience“ erschienen ist.
Die Abschwächung der sogenannten Atlantischen Meridionalen Umwälzströmung (AMOC) im 20. Jahrhundert ist demnach „beispiellos“ und wahrscheinlich eine Folge des menschgemachten Klimawandels. Das berichten die Forscherinnen und Forscher aus Irland, Großbritannien und Deutschland.
Wissenschaftlich ist umstritten, welche Ursachen die seit den 1990er Jahren beobachteten Fluktuationen in der Warmwasserumwälzung des Golfstroms haben.
Und auch die neuen Ergebnisse sind kein letztgültiger Beleg dafür, dass diese durch anthropogenen Klimawandel verursacht werden. „Das können wir für die Schwankungen nicht beantworten“, sagte Stefan Rahmstorf vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK), der die Studie initiiert hat, dem Tagesspiegel. Der Langzeittrend der Abschwächung aber sei „sehr wahrscheinlich anthropogen“.
Der Golfstrom ist eine gewaltige Meeresströmung auf einer Breite von rund 700 Kilometern. Bis zum späten 19. Jahrhundert war er nach den Ergebnissen der neuen Studie relativ stabil, was auch für das Wetter in Nord- und Mitteleuropa von großer Bedeutung war.
Denn der Strom transportiert wie eine Heizung über den Äquator hinweg große Wärmemengen in den Nordatlantik. Ohne das wärmere Wasser aus dem Südatlantik, das nördlich von Norwegen in der Barentssee in die Tiefen des Ozeans absinkt, hätte Mitteleuropa ein ähnliches Klima wie Kanada, liegt doch die Region Berlin-Potsdam auf demselben Breitengrad wie Neufundland.
Klimadaten mit Schiffslogbüchern abgeglichen
Bislang wird, alle verfügbaren Daten zusammennehmend, eine Verlangsamung der Meeresströmung um rund 15 Prozent gemessen. Für ein belastbares Bild, ob dies eine natürliche Schwankung ist oder auf die menschgemachte Erderwärmung zurückgeht, fehlten bislang die Daten.
Die neue Übersichtsstudie soll diese Lücke nun zumindest für die nähere Vergangenheit schließen. Die Forschenden haben dafür verschiedene Arten von sogenannten Proxydaten verglichen. Das sind Klimadaten aus der Vergangenheit, zum Beispiel Baumringe, Eisbohrkerne, Ozeansediment und Korallen, die mehrere Hundert Jahre zurückreichen. Diese wurden mit historischen Daten wie beispielsweise Aufzeichnungen in Schiffslogbüchern abgeglichen.
„Wir haben eine Kombination aus drei verschiedenen Datentypen verwendet, um Informationen über die Ozeanströmungen zu erhalten: die Temperaturänderungen im Atlantik, die Verteilung der Wassermassen und die Korngrößen der Tiefsee-Sedimente, wobei die einzelnen ’Archive’ von 100 bis circa 1600 Jahre zurückreichen“, sagt Levke Caesar, Teil des Irish Climate Analysis and Research Units an der Maynooth University und Gastwissenschaftlerin am PIK.
Während einzelne Proxydaten bei der Darstellung der Entwicklung der Strömung unvollkommen seien, habe die Kombination aller drei „ein robustes Bild der Umwälzzirkulation“ ergeben. Das Problem, dass es keine präzisen Messdaten aus der weiter entfernten Vergangenheit gibt, lässt sich zwar auch mit diesem Ansatz nicht lösen.
Aber durch die nun miteinander abgeglichenen Klimadaten könne immerhin ein „etwas unscharfes Bild der Vergangenheit“ rekonstruiert werden, wie Rahmstorf sagt. Auch er betont, man dürfe sich zwar „nicht auf eine einzelne Proxydatenreihe verlassen“. Doch „wenn zahlreiche unabhängige Proxydaten ein so konsistentes Bild ergeben, halte ich das schon für belastbar“, so der Professor für Physik der Ozeane an der Universität Potsdam.
Die Strömungsentwicklung über die letzten 1600 Jahre
Mit dem Ende der kleinen Eiszeit um 1850 begann demnach der Golfstrom schwächer zu werden. Laut der Studie begann dann Mitte des 20. Jahrhunderts ein zweiter, noch drastischerer Rückgang. schon im Sonderbericht über den Ozean, den der Weltklimarat (IPCC) 2019 vorlegte, hieß es, die Strömung sei im Vergleich zu 1850 bis 1900 schwächer geworden.
„Die neue Studie liefert weitere unabhängige Belege für diese Schlussfolgerung und stellt sie in einen längerfristigen paläoklimatischen Kontext“, sagt Rahmstorf. Für ihre Aussage hatten die Forschenden erstmals eine Reihe früherer Studien kombiniert und dabei festgestellt, dass sie ein konsistentes Bild der Strömungsentwicklung über die letzten 1600 Jahre liefern.
Das Golfstrom-System funktioniert wie ein riesiges Förderband, das warmes Oberflächenwasser vom Äquator nach Norden transportiert und kaltes, salzarmes Tiefenwasser zurück in den Süden schickt. Dabei werden fast 20 Millionen Kubikmeter Wasser pro Sekunde bewegt, etwa das Hundertfache des Amazonasstroms. Die Umwälzbewegung des Atlantiks wird von einer nordwärtigen Oberflächenströmung und einem südwärtigen Tiefenstrom erzeugt.
Angetrieben wird dieses Strömungssystem durch die sogenannte Tiefenkonvektion, die durch die Dichteunterschiede im Ozean verursacht wird. Warmes und salzhaltiges Oberflächenwasser bewegt sich dabei von Süden nach Norden, wobei es abkühlt und dadurch dichter wird. Wenn es schwer genug ist, sinkt das Wasser in tiefere Ozeanschichten ab und fließt zurück in den Süden.
Die globale Erwärmung stört diesen Mechanismus nun offenbar. Durch häufigere Niederschläge und das verstärkte Abschmelzen des Grönlandeises wird dem nördlichen Atlantik Süßwasser zugeführt. Dadurch sinkt dort der Salzgehalt und damit die Dichte des Wassers, was das Absinken hemmt. Das schwächt die Strömung ab.
Eine Kälteblase im nördlichen Atlantik
Die aktuell geschätzte 15-prozentige Abschwächung hat bereits Folgen: „Schon heute sehen wird einen stärkeren Meeresspiegelanstieg an der amerikanischen Küste und verstärkte Hitzewellen in Westeuropa, da sich über der Kälteblase im nördlichen Atlantik häufiger ein Tief festsetzt, was dann zu einer Luftströmung aus Südwesten nach Europa hinein führt“, erklärt Rahmstorf.
Der Meeresspiegel würde sich an der US-Küste anheben, weil eine verlangsamte Strömung den Ablenkungseffekt auf die Wassermassen durch die Erdrotation abschwächen würde – und sich somit mehr Wasser an der US-Ostküste aufstauen könnte. In Europa könnte eine Verlangsamung des Golfstroms zu mehr extremen Witterungsereignissen führen, bedingt durch veränderte Zugbahnen von Wettersystemen und eine Verstärkung von Winterstürmen über dem Atlantik.
Extreme Hitzewellen und ein Rückgang der Sommerniederschläge wird von anderen Studien prognostiziert. Allerdings gibt es noch Forschungsbedarf, um die genauen Folgen benennen zu können.
Sollte die Meeresströmung gänzlich zum Erliegen kommen, müsste in Mitteleuropa mit sehr strengem, kontinentalem Winterwetter gerechnet werden, da die Warmluftzufuhr vom Atlantik weitgehend ausbleiben würde. In der Erdgeschichte ist so etwas bereits mehrfach vorgekommen. Bohrkerne belegen, dass die Frostwinter dadurch bis Sizilien reichten.
„Wir wissen nicht, wie nah wir an dem Kipppunkt sind, daher mache ich da auch keine Prognosen, sondern betrachte dies als ein Risiko“, sagte Rahmstorf dem Tagesspiegel. Angesichts der massiven Folgen müsse man dies aber zu den Großrisiken der Erderwärmung zählen, selbst dann, wenn die Wahrscheinlichkeit viel kleiner als 50 Prozent wäre, so der Klimaforscher.
Als „Kippelemente“ werden in der Erdsystemforschung überregionale Bestandteile des globalen Klimasystems bezeichnet, die bereits durch geringe äußere Einflüsse in einen neuen, vorerst unumkehrbaren Zustand versetzt werden kann – wenn ein „Kipppunkt“ erreicht ist.
Aufgrund der neuen Ergebnisse erwarten die Forschenden, dass die Menschheit ohne Klimaschutz das Strömungssystem gefährlich nahe an seinen Kipppunkt bringen könnte: „Wenn wir die globale Erwärmung auch künftig vorantreiben, wird sich das Golfstrom-System weiter abschwächen – um 34 bis 45 Prozent bis 2100, gemäß der neuesten Generation von Klimamodellen.“
Sollte das Golfstromsystem tatsächlich über seinen Kipppunkt gelangen, würde sich laut Rahmstorf neben einer regionalen Abkühlung auch der Meeresspiegel im nördlichen Atlantik deutlich weiter anheben. Auch wären „massive Auswirkungen auf das ganze Ökosystem im Nordatlantik“ zu erwarten.
In Europa könnte es trotz Klimawandel spürbar kälter werden
Angst vor einer plötzlichen Eiszeit als Folge der versiegenden Strömung, wie in Roland Emmerichs Katastrophenfilm „The Day after Tomorrow“, halten Forschende allerdings für übertrieben. Auch würde eine weiterhin begrenzte Abschwächung der Strömung wahrscheinlich nicht ausreichen, um die regionale Erwärmung durch den Klimawandel abzubremsen.
„Aber bei einem kompletten Versiegen dieser Strömung dürfte es in den nordwestlichen Regionen Europas sogar trotz globaler Erwärmung spürbar kälter werden“, schätzt Rahmstorf.
Ein Abreißen der Strömung ist allerdings ein Prozess, der sich über mehrere Jahrzehnte, wenn nicht Jahrhunderte hinziehen würde.
Die gegenwärtig zu beobachtende Abschwächung wird von den Forschenden auch mit einer signifikanten Abkühlung des nördlichen Atlantiks in Verbindung gebracht. Diese „Kälteblase“ hatte ein entsprechendes Klimamodell als Folge der sich abschwächenden Golfstroms prognostiziert.
Die Kälte entstehe durch Abschwächung der Ozeanzirkulation, also des Wärmetransports im Ozean, erklärt Rahmstorf. Indirekt habe dies auch etwas mit dem Schmelzwasser zu tun, welches aus Süßwasser besteht und damit das Salzwasser des Ozeans verdünnt.
„Zusätzliches Süßwasser kommt nicht nur von Grönland, sondern auch vom schmelzenden Meereis und vor allem von zunehmenden Niederschlägen über dem Nordatlantik“, so Rahmstorf.
Quelle: Jan Kixmüller, TAGESSPIEGEL, 25.02.2021