Schmelzende Eiskappen können die Meeresströmung nicht abschalten

Laut neuen Forschungsergebnissen unter der Leitung von Wissenschaftlern der University of Wisconsin-Madison könnten die meisten Simulationen der Zukunft unseres Klimas übermäßig empfindlich auf das Schmelzen des arktischen Eises als Ursache für abrupte Änderungen der Ozeanzirkulation reagieren.

Klimawissenschaftler zählen die Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) zu den größten Wendepunkten auf dem Weg zu einer planetaren Klimakatastrophe. Die Atlantikströmung wirkt wie ein Förderband, das warmes tropisches Oberflächenwasser nach Norden und kühleres, schwereres tieferes Wasser nach Süden transportiert.

„Uns wurde beigebracht, es uns wie ein Förderband vorzustellen – selbst in der Mittel- und Oberschule wird es jetzt so gelehrt – das sich abschaltet, wenn Süßwasser aus der Eisschmelze eindringt“, sagt Feng He, Associate Scientist an der UW– Madisons Zentrum für Klimaforschung.

Aufbauend auf früheren Arbeiten revidieren die Forscher laut He jedoch ihr Verständnis der Beziehung zwischen AMOC und Süßwasser aus schmelzendem Polareis.

In der Vergangenheit hat eine ins Stocken geratene AMOC abrupte Klimaereignisse wie die Bølling-Allerød-Erwärmung begleitet, einen 14.500 Jahre alten, starken globalen Temperaturanstieg. Er reproduzierte dieses Ereignis erfolgreich mit einem Klimamodell, das er 2009 als Doktorand an der UW-Madison durchführte.

„Das war ein Erfolg, der die abrupte Erwärmung vor etwa 14.700 Jahren reproduzierte, die in den Aufzeichnungen des Paläoklimas zu sehen ist“, sagt He jetzt. „Aber unsere Genauigkeit hielt nicht über diese abrupte Änderungsperiode hinaus an.“

Stattdessen konnte das Modell von 2009 nicht Schritt halten, während die Temperaturen der Erde nach dieser abrupten Erwärmung abkühlten, bevor sie in den letzten 10.000 Jahren wieder auf ein Plateau mit neuen Höchstständen stiegen. Die simulierte Erwärmung über den nördlichen Regionen des Planeten stimmte nicht mit dem Temperaturanstieg überein, der in geologischen Klimaarchiven wie Eisbohrkernen beobachtet wurde.

In einer Studie, die diese Woche in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Natur Klimawandel, Er und der Paläoklimatologe Peter Clark von der Oregon State University beschreiben eine neue Modellsimulation, die der Wärme der letzten 10.000 Jahre entspricht. Und sie taten es, indem sie den Auslöser beseitigten, von dem die meisten Wissenschaftler glauben, dass er die AMOC blockiert oder abschaltet.

Durch die Erwärmung der Erdoberfläche schmilzt das Meereis im Arktischen Ozean und im grönländischen Eisschild, wodurch Süßwasser in den Ozean gelangt. Wissenschaftler glaubten weithin, dass der Süßwasserzufluss die Dichteunterschiede im Nordatlantik stört, die dazu führen, dass das nach Norden gerichtete Wasser der AMOC absinkt und nach Süden zurückkehrt.

„Das Problem“, sagt He, „sind die geologischen Klimadaten.“

Obwohl die Klimaaufzeichnungen eine Fülle von Süßwasser zeigen, das aus dem endgültigen Abschmelzen der Eisschilde über Nordamerika und Europa stammte, hat sich die AMOC kaum verändert. Also entfernte er die Annahme einer Süßwasserflut aus seinem Modell.

„Ohne das einströmende Süßwasser, das die AMOC im Modell verlangsamt, erhalten wir eine Simulation mit viel besserer, dauerhafter Übereinstimmung mit den Temperaturdaten aus der Klimaaufzeichnung“, sagt He. „Das wichtige Ergebnis ist, dass das AMOC weniger empfindlich auf Süßwasserantrieb zu reagieren scheint, als lange angenommen wurde, sowohl nach den Daten als auch nach dem Modell.“

Dies ist besonders wichtig für Klimamodelle, die bewerten, wie das AMOC auf zukünftige Zunahmen von Süßwasser aus der Eisschmelze reagieren wird.

„Es ist in viele Modelle eingebaut“, sagt er. „Die zukünftige globale Erwärmung durch zunehmendes Kohlendioxid in der Atmosphäre lässt das Meereis schmelzen, und es wird angenommen, dass das Süßwasser aus dem schmelzenden Eis die AMOC schwächt.“

Zu den weitreichenden Folgen einer drastischen Schwächung der AMOC gehören ein rascher Anstieg des Meeresspiegels an der Ostküste Nordamerikas, eine Abkühlung über Europa, die die Landwirtschaft stören könnte, ein ausgedörrter Amazonas-Regenwald und die Unterbrechung des asiatischen Monsuns. Die neue Modellstudie erwartet eine viel geringere Verringerung der AMOC-Stärke, aber das schließt eine abrupte Änderung nicht aus.

„Wir schlagen vor, bis diese Herausforderung gelöst ist, alle simulierten AMOC-Änderungen durch Süßwasserantrieb mit Vorsicht zu betrachten“, sagt er. „Wir können nicht sicher sein, warum das AMOC in der Vergangenheit geschlossen wurde. Aber wir sind sicher, dass es sich geändert hat. Und es kann sich wieder ändern.“