Ein Teil des Ozeans im Nordatlantik kühlt sich hartnäckig ab, während sich ein Großteil des Planeten erwärmt. Diese Anomalie – „Cold Blob“ genannt – wurde mit Veränderungen in der Ozeanzirkulation in Verbindung gebracht, doch eine neue Studie ergab, dass Veränderungen in großräumigen atmosphärischen Mustern eine ebenso wichtige Rolle spielen könnten, so ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Penn State.
„Die Leute denken oft, dass die Atmosphäre ein sehr kurzes Gedächtnis hat, aber hier liefern wir den Beweis, dass die Änderung der atmosphärischen Zirkulation signifikant genug ist, um langfristige Auswirkungen auf das Klimasystem zu haben“, sagte der korrespondierende Autor Laifang Li, Assistenzprofessor für Meteorologie und Atmosphärenwissenschaften an der Penn State.
Die Meeresoberflächentemperaturen im subpolaren Nordatlantik sind im letzten Jahrhundert um etwa 0,7 °F gesunken, und ein Trend zu einer häufigeren positiven Phase der Nordatlantischen Oszillation (NAO) könnte erheblich dazu beigetragen haben, berichteten die Wissenschaftler in der Zeitschrift Klimadynamik.
Die NAO stellt atmosphärische Zirkulationsmuster dar, an denen ein Tiefdrucksystem in der Nähe von Island und ein Hochdrucksystem in der Nähe der Azoren beteiligt sind, und sie beeinflusst, wie westliche Winde über den Ozean wehen. In der positiven Phase seien beide Drucksysteme stärker als der Durchschnitt, was zu einem stärkeren Jetstream und einer Nordverschiebung der Westwinde führe, sagten die Wissenschaftler.
„Wenn die NAO positiver wird, verstärkt sie den Oberflächenwind über dem subpolaren Nordatlantik“, sagte Li, der auch Mitarbeiter des Earth and Environmental Systems Institute und Mitmitarbeiter des Institute for Computational and Data Sciences in Penn ist Zustand. „Wenn wir eine Tasse heißen Kaffee abkühlen möchten, rühren wir die Oberfläche um, und das fördert den Wärmeverlust. Genau das wird die Verstärkung des Windes auf die Meeresoberfläche bewirken – sie sorgt für einen direkten Kühleffekt.“
Das Team analysierte Wetterdaten und stellte fest, dass die positive NAO im letzten Jahrhundert im Einklang mit früheren Untersuchungen dominanter geworden ist. Diese Verschiebung könnte den Forschern zufolge auf die Erwärmung des tropischen Indopazifischen Ozeans und den Meereisverlust in der Labradorsee zurückzuführen sein, ihre genauen Ursachen bleiben jedoch eine offene Frage.
Anhand eines idealisierten Modells isolierten die Forscher die Rolle, die dieser verstärkte Wind bei der Reduzierung der Meeresoberflächentemperaturen über den Luft-Meer-Wärmefluss spielen könnte.
„Wir wissen, dass die Atmosphäre nicht nur eine Änderung der Oberflächentemperatur erzwingen kann, sondern auch passiv auf die Änderung der Oberflächentemperatur selbst reagieren kann – wir nennen das Erzwingen und Dämpfen“, sagte Yifei Fan, Doktorandin an der Penn State University und Hauptautorin der Studie. „Unser Modell trennt diese beiden Prozesse und kann den Einfluss des Windes auf den turbulenten Wärmefluss an der Oberfläche und damit die daraus resultierenden Änderungen der Meeresoberflächentemperatur quantifizieren.“
Die NAO allein könne 67 % des Abkühlungstrends der Meeresoberflächentemperatur erklären, sagten die Wissenschaftler. Aber andere atmosphärische Muster, die einen wärmenden Effekt haben, können dies teilweise ausgleichen, wodurch sich die Gesamtauswirkung der atmosphärischen Zirkulationsänderungen auf 44 % verringert. Diese Ergebnisse stimmen mit früheren Schätzungen der Gruppe überein.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, so die Forscher, dass die NAO eine ebenso wichtige Rolle bei dem kalten Fleck spielen könnte wie die Atlantische Meridionale Umwälzzirkulation – oder AMOC – Meeresströmungen, die wie ein Förderband warmes Wasser aus den Tropen nach Norden in den Nordatlantik befördern. Andere Studien deuten darauf hin, dass die Abkühlung der Meeresoberfläche ein Zeichen dafür ist, dass das Förderband schwächer wird.
„Frühere Studien haben sich hauptsächlich auf die Rolle der Ozeanzirkulation beim Wärmetransport in diese Region konzentriert“, sagte Fan. „Unsere auf Beobachtungen basierende Studie quantifiziert die Rolle der atmosphärischen Zirkulationsänderung für den kalten Fleck. Und das ist wichtig, weil sich nur wenige bestehende Studien auf die atmosphärische Zirkulation konzentriert haben, die zu dieser langfristigen Änderung der Meeresoberflächentemperatur beiträgt.“
Die Ergebnisse sollten jedoch nicht als Beweis gegen die Rolle ozeanischer Prozesse interpretiert werden, die laut den Wissenschaftlern wahrscheinlich auch eine große Rolle bei der Abkühlung spielen. Aber auch eine Änderung der atmosphärischen Zirkulation sollte in Zukunft in Betracht gezogen werden.
„Hier liefern wir Beweise dafür, dass es keinen Eins-zu-eins-Zusammenhang zwischen der Änderung der Meeresoberflächentemperatur und der Änderung der Umwälzzirkulation gibt“, sagte Li. „Deshalb sollten wir sehr vorsichtig sein, wenn wir diese umwälzende Zirkulationsänderung oder große Förderbandänderung allein aus der Meeresoberflächentemperatur extrapolieren.“
Die Wissenschaftler sagten, ein besseres Verständnis der einzigartigen Cold-Blob-Region sei wegen ihrer möglichen Auswirkungen auf das Klima wichtig.
„Sobald eine Temperaturabkühlung über dem subpolaren Nordatlantik erfolgt, erhöht dies die Instabilität der Atmosphäre und begünstigt den Durchgang von Stürmen, die über das Meeresbecken hinwegziehen und extreme Wetterereignisse nach Nordamerika und Europa bringen können“, sagte Li. „Dies könnte die Prognosen künftiger Wetterereignisse mit großen Auswirkungen noch komplexer machen und die Klimaprognosen für dicht besiedelte Gebiete unsicherer machen.“
Mehr Informationen:
Yifei Fan et al, Nordatlantische Oszillation trägt zur subpolaren Abkühlung des Nordatlantiks im vergangenen Jahrhundert bei, Klimadynamik (2023). DOI: 10.1007/s00382-023-06847-y