Von der Wassertemperatur bis zum regionalen Wasserkreislauf: Der Arbeitsgruppe Dynamik regionaler Klimasysteme am Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde ist es kürzlich gelungen, mit Hilfe regionaler Klimamodelle und der statistischen Analyse von Langzeitbeobachtungen eine zu identifizieren starker Einfluss des Atlantiks auf den Ostseeraum hinter dem Signal des Klimawandels.
Dazu untersuchten sie die Auswirkungen der Atlantic Multidecadal Variability, einer periodischen Variation der Oberflächenwassertemperatur des Nordatlantiks, auf die Ostsee. Die Ergebnisse wurden jetzt veröffentlicht npj Klima- und Atmosphärenwissenschaft.
Der Fußabdruck der vom Menschen verursachten globalen Erwärmung ist mittlerweile fast weltweit, auch auf regionaler Ebene, erkennbar. In Nordeuropa beispielsweise sind die Auswirkungen des Klimawandels auf die Kryosphäre – zu der alle eisbedeckten Gebiete gehören – klar dokumentiert. Die Auswirkungen auf den Wasserkreislauf sind dagegen weniger offensichtlich. Worauf sind also die teilweise drastischen Veränderungen, etwa der Niederschlagsmengen im Ostseeraum, zurückzuführen?
Schwankungen im regionalen Wasserkreislauf lassen sich in der Ostsee aufgrund ihrer geschlossenen Lage besonders gut untersuchen, da sich Änderungen direkt auf den Salzgehalt auswirken. Und Salzgehaltsdaten aus der Ostsee gibt es bereits seit dem 19. Jahrhundert. Sie können daher repräsentative Informationen über die langfristige Entwicklung von Niederschlag und Verdunstung im Einzugsgebiet liefern.
Auf dieser Grundlage konnte gezeigt werden, dass der mittlere Salzgehalt der Ostsee durch eine Schwankung mit einem Zeitraum von etwa 30 Jahren gekennzeichnet ist.
Markus Meier, Leiter der Arbeitsgruppe Dynamik regionaler Klimasysteme am IOW, hat nun gemeinsam mit einem Autorenteam eine Erklärung für diese multidekadische Variabilität des Salzgehalts des Ostseewassers geliefert: die sogenannte Atlantische Multidekadische Variabilität ( AMV) und ihre Wechselwirkung mit der Nordatlantischen Oszillation (NAO) beeinflussen den Niederschlag über dem Wassereinzugsgebiet und damit den Flusszufluss in die Ostsee: Je höher der Niederschlag, desto stärker der Flusswassereintrag.
Beide Faktoren führen zu einer direkten Verdünnung des Ostseewassers. Durch Vermischungsprozesse im Eingangsbereich der Ostsee wird auch das zuströmende Nordseewasser verdünnt – ein positiver Rückkopplungsmechanismus, der die multidekadische Variation des Salzgehalts noch verstärkt.
„Mit unseren Ergebnissen können durch den Klimawandel verursachte Trends von natürlichen Schwankungen getrennt werden. Wir werden künftig in der Lage sein, Veränderungen des Salzgehalts über Jahrzehnte hinweg vorherzusagen“, fasst Markus Meier zusammen. „Solche Vorhersagen könnten beispielsweise einem nachhaltigen Fischereimanagement dienen, da die meisten Fischarten an ein bestimmtes Salzgehaltsspektrum angepasst sind. Veränderungen führen zu Stress, und Vorhersagen über ‚stressige‘ Jahre würden frühzeitige Gegenmaßnahmen ermöglichen.“
Der Einfluss von AMV beschränkt sich jedoch nicht nur auf den Salzgehalt. Florian Börgel, ebenfalls Wissenschaftler in der Arbeitsgruppe „Dynamik regionaler Klimasysteme“ am IOW, untersuchte, wie sich AMV auf die Wassertemperatur der Ostsee auswirkt. Er wandte erstmals eine statistische Methode auf die Ostsee an, die ursprünglich zur Erkennung von Variabilitätsmustern im globalen Ozean entwickelt wurde. Diese sogenannte Niederfrequenzkomponentenanalyse (LFCA) ermöglicht es, aus komplexen Datensätzen Variabilitätsmuster auf der Skala von mehreren Jahrzehnten zu extrahieren.
„Wir haben LFCA auf die Meeresoberflächentemperaturdaten der Ostsee in den Jahren 1900–2008 angewendet und das Ergebnis mit dem Ergebnis einer solchen Analyse von Beobachtungsdaten aus dem Nordatlantik im gleichen Zeitraum verglichen“, erklärt Florian Börgel.
Sein Fazit: Auf der Skala von Jahren und Jahrzehnten korrelieren die multidekadischen Schwankungen der Meeresoberflächentemperaturen des Atlantiks sehr gut mit denen der Ostseeregion. Dieses Bild ändert sich jedoch drastisch, wenn man einzelne Jahreszeiten betrachtet: Nur bei den Wintertemperaturen ist ein erheblicher Teil der Schwankungen auf den AMV zurückzuführen. Damit spielt es auch für die Eisbedeckung der Ostsee eine besondere Rolle. Im Gegensatz dazu werden die Sommer- und Frühlingstemperaturen nicht vom Atlantik beeinflusst.
Mehr Informationen:
HE Markus Meier et al., Multidekadische Klimavariabilität dominierte vergangene Trends im Wasserhaushalt des Wassereinzugsgebiets der Ostsee, npj Klima- und Atmosphärenwissenschaft (2023). DOI: 10.1038/s41612-023-00380-9
Florian Börgel et al., Der Einfluss der atlantischen multidekadischen Variabilität auf die auf den Winter beschränkten Ostseetemperaturen, npj Klima- und Atmosphärenwissenschaft (2023). DOI: 10.1038/s41612-023-00373-8
Bereitgestellt vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde