Die große Atlantikströmung, die Nordeuropa warm hält, könnte neue Schwankungen und Kipppunkte aufweisen

Nordeuropa ist für seine Lage auf der Erde relativ warm. Obwohl London nördlich der meisten kanadischen Großstädte liegt, ist es dort wärmer als alle anderen Städte (sogar Vancouver in British Columbia). Doch diese Wärme könnte bis zur Jahrhundertwende aufgrund der globalen Erwärmung verschwinden.

Der Grund hierfür ist, dass eine der großen Meeresströmungen, der Atlantische Meridionale Meeresstrom (AMOC), der vom Golf von Mexiko bis etwa nach Spitzbergen in Norwegen reicht, möglicherweise versiegen könnte. Heute transportiert er enorme Mengen warmen Wassers in den Nordatlantik, wo er abkühlt, absinkt und abrupt seine Richtung ändert. Er bewegt sich vor der Ostküste Grönlands, dann durch den Mittelatlantik (und unter dem nach Nordosten gerichteten AMOC) und weiter in den Südatlantik. Die dabei freigesetzte Wärme sorgt dafür, dass die nordeuropäischen Häfen eisfrei bleiben.

Im Zuge der globalen Erwärmung vermischt sich das salzhaltige nordöstliche AMOC mit kühlem Süßwasser aus der schmelzenden Arktis und mit den für die globale Erwärmung charakteristischen erhöhten Niederschlägen. Dieses Süßwasser verringert die Dichte und den Salzgehalt der Strömung, sodass ihre Abkühlung und ihr Absinken im Nordatlantik abnimmt und damit ihre Strömung nach Süden abnimmt.

Im Jahr 1995 haben Klimamodellierer projiziert dass die AMOC-Zirkulation bis 2200 zum Stillstand kommen würde. Beobachtungen liegen seit 2004 vor, und tatsächlich sind Teile der AMOC scheint langsamer zu werden.

Doch bislang war es Klimamodellen nicht möglich, einen genauen Blick auf die AMOC und ihre zahlreichen Ströme, Wirbel und Zuflüsse zu werfen.

Mithilfe eines Klimamodells, das die AMOC genauer untersucht, können Wissenschaftler nun ihre Zukunft besser abschätzen und Details entdecken, die frühere Modelle übersehen haben. In diesem neuen, präziseren Modell bricht die AMOC in einigen Regionen abrupt zusammen und steigt in anderen unerwartet an. Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Journal Briefe zur körperlichen Überprüfung.

„Unsere hochauflösende Modellstudie bringt eine überraschende Wendung ans Licht: Die Atlantische Meridionale Umwälzströmung (AMOC) könnte sich im subarktischen Atlantik aufgrund der Erwärmung verstärken“, sagte Gerrit Lohmann, Koautor der Studie vom Alfred-Wegener-Institut am Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung an der Universität Bremen. „Dies widerspricht der weitverbreiteten Meinung, dass dieses lebenswichtige Strömungssystem gleichmäßig schwächer wird.“

Die großen globalen Klimamodelle, die für Klimaprognosen verwendet werden, unterteilen Land und Ozeane normalerweise in 100 mal 100 Kilometer große Gebiete, um Zeit und Rechenkapazitäten gerecht zu werden. Als Modelle mit „geringer Auflösung“ können sie kleinere physikalische Merkmale übersehen, wie z. B. Wirbel Und Wirbel im Ozean.

Lohmann und seine Mitarbeiter verwendeten ein kürzlich entwickeltes hochauflösendes Klimamodell namens Gemeinschaftsmodell des Erdsystems Dadurch wurden die bisherigen Rastermaße von je 1 Grad Länge und Breite auf jeder Seite auf 0,1 Grad oder rund 17 Kilometer reduziert.

Sie gingen davon aus, dass der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre schnell ansteigen würde – die IPCC- RCP 8.5-Szenariowobei der Kohlendioxidgehalt im Laufe des Jahrhunderts schnell ansteigen und im Jahr 2100 einen Wert von etwa 1.250 Teilen pro Million (ppm) erreichen wird.

Sowohl die Modelle mit hoher als auch mit niedriger Auflösung zeigten eine allgemeine Verlangsamung der AMOC, und zwar um etwa 8 Millionen Kubikmeter Wasser pro Sekunde zwischen 2000 und 2100, mit einem starken Rückgang um das Jahr 2020. (Im Vergleich: Die gesamte Durchflussrate der AMOC liegt schätzungsweise bei 15 bis 20 Millionen Kubikmeter Wasser pro Sekunde, wobei pro Sekunde etwa 1,3 Millionen Joule Energie transportiert werden.) Auf einer kleineren, regionaleren Ebene brachen Teile der AMOC jedoch abrupt zusammen, und in anderen Teilen verstärkte sie sich mit der Zeit sogar.

„Fortschrittliche Klimamodelle zeigen nun, dass die AMOC bei extremen Treibhausgasemissionen (RCP 8,5) in einigen Gebieten einen starken Rückgang erfahren könnte, während sie in der Arktis paradoxerweise zunimmt“, sagte Lohmann. „Diese unerwartete regionale Verstärkung erfolgt trotz eines insgesamt schwächer werdenden Trends der AMOC-Aktivität.“

Neben regionalen Variationen und Meereswirbeln zeigte das hochauflösende Modell Kipppunkte, die in Studien mit niedrigerer Auflösung nicht bekannt waren.

Ein Wendepunkt ist der plötzliche Wechsel eines Systems von einem Zustand in einen anderen – eine Schwelle, an der eine weitere kleine Veränderung dazu führt, dass das System plötzlich in einen neuen Zustand übergeht. Sie können beispielsweise essen und essen, während Sie Hosen tragen, aber irgendwann reißt der Hosenboden plötzlich und Ihre Hose wird für immer in einem anderen Zustand sein. Das ist ein Wendepunkt für Hosen.

Subsysteme des Klimasystem hat Kipppunkte; Studien über die Vergangenheit des grönländischen Eisschildes haben beispielsweise geschätzt Es wird einen Wendepunkt geben, wenn sich die Erde etwa 2,5 °C über dem vorindustriellen Niveau erwärmt hat. Wenn der Wendepunkt erreicht ist, könnte das Abschmelzen der gesamten Eisdecke unvermeidlich sein.

Die Wissenschaftler stellten fest, dass Teile der AMOC auf kleineren Skalen Kipppunkte aufweisen, die in früheren Modellen der allgemeinen AMOC nicht auftauchen.

„Die Ergebnisse unterstreichen die dringende Notwendigkeit, regionale Dynamiken in die AMOC-Prognosen einzubeziehen, da diese lokal begrenzten Verschiebungen tiefgreifende Auswirkungen auf das Klima und die Meeresökosysteme haben könnten“, sagte Lohmann.

„Da wir einer unsicheren klimatischen Zukunft entgegensehen, unterstreichen diese Erkenntnisse die entscheidende Bedeutung der Weiterentwicklung von Klimamodellen, um dramatische Veränderungen in den Systemen unseres Planeten vorherzusehen und darauf zu reagieren.“ Darüber hinaus könne sich die Rückkopplung zwischen der AMOC insgesamt und der AMOC im kleinen Maßstab „in Zukunft ändern“, sagte er.

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