Donnerstag , 6. Oktober 2022
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Das Bild zeigt verschiedene Wassertemperaturen vor der Ostküste der USA, aufgenommen am 8. Mai 2000. Der Kern des Golfstroms ist sehr deutlich als das wärmste Wasser in Dunkelrot erkennbar (Symbolbild). Quelle: Nasa

Was passiert, wenn der Golfstrom immer schwächer wird?

Gigantische Wassermassen, die Wärme nach Europa bringen: Das Golfstromsystem, auch atlantische Umwälzströmung genannt, beeinflusst unser Klima maßgeblich. Forschende haben jedoch herausgefunden, dass sich diese Strömungen abschwächen. Klimaphysikerin Levke Caesar vom Icarus-Klimaforschungszentrum an der Maynooth-Universität in Irland ist eine davon. Im Interview mit dem RND erklärt sie, was das für unser Klima bedeuten kann.

Frau Caesar, Sie konnten im vergangenen Jahr belegen, dass die atlantische Umwälzströmung so schwach ist wie seit einem Jahrtausend nicht mehr. Warum wird sie langsamer?

Für die Vergangenheit können wir es nicht genau sagen. Als mögliche Gründe sehen wir aber alles, was die Wasserdichte im polaren Nordatlantik beeinflusst. Um das zu begreifen, ist es wichtig zu verstehen, wie die atlantische Umwälzströmung angetrieben wird: nämlich vom Absinken von Wassermassen von der Oberfläche des Ozeans im subpolaren Nordatlantik in tiefere Ozeanschichten. Warmes, sehr salziges Wasser wird mittels des Golfstromsystems in den subpolaren Nordatlantik transportiert, wo es durch die kältere Atmosphäre abkühlt. Da kaltes sowie salziges Wasser dichter und somit schwerer als warmes Wasser ist, sinkt es dann ab. Es gibt verschiedene Theorien, warum dieser Prozess gestört wird.

Welche sind das?

Die eine Möglichkeit ist, dass durch das Schmelzen des grönländischen Eisschildes oder des arktischen Meereises vermehrt Süßwasser in den Nordatlantik eintritt. Vermischt sich Salz- mit Süßwasser, sinkt der Salzgehalt und das Wasser kann nicht mehr so leicht absinken. Eine andere Möglichkeit ist, dass durch die Erderwärmung sich auch das Wasser im subpolaren Nordatlantik erwärmt und dadurch schlechter absinken kann. Aber auch wenn wir es für die Vergangenheit nicht genau wissen: In der Zukunft ist es sehr sicher, dass die globale Erwärmung eine Rolle dabei spielen wird.

Wofür ist das Golfstromsystem denn wichtig?

Wir wissen, dass das Golfstromsystem neben Nährstoffen und Kohlenstoff ganz viel Wärme transportiert. Dementsprechend beeinflusst es das komplette Klima in unserem Raum. Die Menge an Wärme die transportiert wird, ist enorm. Sie kann mehr als ein Petawatt betragen, also eine Zehn mit 15 Nullen. Um diese Energie herzustellen, braucht es etwa eine Million Atomkraftwerke. Das Golfstromsystem hat auch Einfluss auf die Dynamik der Atmosphärenströmungen und die Niederschlagsverteilung. Die Strömungen beeinflussen ebenfalls das marine Ökosystem. Da wir im Nordatlantik fischen, ist auch dessen Gesundheit relevant für uns.

Könnten die Strömungen denn dann irgendwann ganz stillstehen oder kollabieren?

Es kommt darauf an, wie ich „ganz stillstehen“ definiere. Dass sich das Wasser gar nicht mehr bewegen wird, wird es per se nicht geben. Aber die Strömung kann auf jeden Fall sehr stark zurückgehen, sodass wir von einer Stärke von vielleicht 10 Prozent der Ursprungsstärke reden. Effektiv wäre sie dann sozusagen kollabiert. Tatsächlich gibt es einige Hinweise aus der Klimageschichte der Erde, dass es Zeitpunkte gab, wo das Golfstromsystem fast komplett zum Erliegen gekommen war.

Und was hätte das zur Folge, wenn das Golfstromsystem zum Erliegen kommt?

Dazu fehlt uns noch viel Detailwissen. Was wir auf jeden Fall erwarten, ist, dass es zu einer Abkühlung in der kompletten nördlichen Hemisphäre kommt. Ein Klimamodell zeigt, dass es im Bereich des Nordatlantiks mit zum Teil mehr als acht Grad Abkühlung am stärksten wäre. Da das Golfstromsystem normalerweise Wärme von der Südhemisphäre abtransportiert, würde die sich bei einer Abschwächung dementsprechend hingegen erwärmen. Diese Simulation berücksichtigt jedoch die globale Erwärmung nicht, welche in unserer Zukunft ja dazukommen würde. Simulationen über den Temperaturverlauf des 21. Jahrhunderts zeigen, dass „nur“ eine einfache Abschwächung des Systems bereits dazu führt, dass sich der Nordatlantik weniger stark erwärmt als der Rest der Erde.

Was sind weitere Folgen?

Modellstudien zeigen zum Beispiel, dass eine schwächere Atlantikströmung tendenziell dafür sorgt, dass es immer mehr Stürme über dem Nordatlantik geben kann. Auch das über dem Äquator liegende Wolkenband, genannt innertropische Konvergenzzone, das bestimmt, wo es in Äquatornähe regnet, könnte sich verschieben, was für die Menschen dort von großer Bedeutung ist. Außerdem beeinflusst die Strömung den Meeresspiegel. Durch den Corioliseffekt – die Scheinkraft, die durch die Erdumdrehung entsteht – werden nach Norden fließende Wassermassen auf der Nordhalbkugel nach Osten abgelenkt, weg von der US-Küste. Mit Abschwächen der Strömung werden sich diese Wasserberge senken und zu einem Meeresspiegelanstieg an der US-Küste führen.

Lässt es sich noch verhindern, dass sich die Strömung weiter abschwächt?

Wir glauben, dass sich das gerade noch verhindern lässt. Wenn wir die globale Erwärmung reduzieren, dann wird sich wahrscheinlich auch das System wieder stabilisieren. Das ist – soweit wir wissen – unsere beste beziehungsweise einzige Möglichkeit. Man kann natürlich im Klimabereich immer über neue technische Ideen nachdenken, aber das Golfstromsystem ist riesig. Wir reden von einem Wassertransport, der etwa dem Hundertfachen des Amazonas entspricht. Da kann man nicht einfach mechanisch eingreifen und versuchen, es anderweitig am Laufen zu halten.

Wie genau lässt sich die Stärke des Golfstromsystems eigentlich messen?

Es gibt seit 2004 auf etwa dem 26. nördlichen Breitengrad ein fest installiertes Messsystem, genannt Rapid. Hierfür wurden auf der gesamten Breite des Atlantiks in bestimmten Abständen Messinstrumente im Ozean verankert, wodurch die Stärke des Systems bestimmt werden kann. Wenn wir aber auf diesem Breitengrad eine bestimmte Strömungsstärke messen, dann heißt das – aufgrund der Komplexität des Systems – nicht automatisch, dass diese weiter im Norden oder Süden genauso groß ist. Deshalb wurden im Süden und Norden weitere Messinstrumente installiert. In ihrer Gesamtheit liefern diese Messsysteme eine gute Übersicht über den Zustand des Golfstromsystems.

Wie haben Forschende das dann vor 2004 gemessen?

Für die Zeit vor 2004 haben wir nur fünf einzelne direkte Messungen des Systems. Dafür sind Wissenschaftler mit einem Schiff die komplette Breite des Atlantiks abgefahren und haben manuell gemessen, was heute die verankerten Instrumente machen. Auch diese Messungen haben darauf hingedeutet, dass sich das System seit der ersten Messung 1957 stark abgeschwächt hat.

Können diese einzelnen Messungen denn überhaupt einen verlässlichen Trend zeigen?

Das haben einige Leute bezweifelt und gesagt, dass das ja nur Momentaufnahmen sein könnten, die gar nicht den durchschnittlichen Zustand der Strömung repräsentieren. Wir glauben auch stark, dass die Umwälzströmung einen natürlichen Zyklus hat, wie das beispielsweise bei Jahreszeiten der Fall ist. Und tatsächlich wurden diese Messungen auch zu unterschiedlichen Jahreszeiten vorgenommen. Daher hat man mit Computermodellen versucht, diese natürlichen Schwankungen der Strömung zu bestimmen, und hat dann die Messwerte korrigiert. Diese Werte haben dann zwar deutlich weniger, aber immer noch darauf hingedeutet, dass sich das System abgeschwächt hat. Des Weiteren gibt es eine Reihe anderer Daten, die ebenfalls dafürsprechen.

Was sind das für Daten?

Kurz gesagt: verschiedene Proxydaten. Das sind Messdaten, die uns indirekt etwas über ein anderes System verraten, weil sie von diesem beeinflusst werden. Im Fall des Golfstromsystems kann man hier zum Beispiel auf die Zusammensetzung von Korallenschalen oder die Entwicklung der Korngröße in Ozeansedimenten, Ablagerungen auf dem Meeresboden, schauen. Wir haben unterschiedliche Proxydaten untersucht, wobei die längsten Zeitreihen etwa 1600 Jahre zurückreichen. Alle Proxys haben gemeinsam, dass sie für eine sehr lange Zeit relativ stabil sind. Nur irgendwann nach dem Jahr 1800, mit Tendenz eher nach 1900, sehen wir eine Änderung in den Proxys, die auf eine Abschwächung des Golfstromsystems hindeutet.

Die Erderwärmung haben Expertinnen und Experten schon seit Jahrzehnten vorhergesagt. Hätte man das auch vorhersagen können?

Für die Zukunft sagen die Klimamodelle in der Tat eine Abschwächung voraus. Dass diese allem Anschein nach schon jetzt begonnen hat, wurde nur von vereinzelten Modellen vorausgesagt. Warum wir diese Diskrepanz zwischen Proxydaten und Modellen sehen, ist eine der nächsten wichtigen Fragen unserer Forschung.

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Von Melina Runde/RND