Stärkere Belege für Abschwächung des Golfstromsystems

Neues aus der Forschung

11.04.2018

Stärkere Belege für Abschwächung des Golfstromsystems

Die als Golfstromsystem bekannte Umwälzströmung im Atlantik – eines der wichtigsten Wärmetransportsysteme der Erde, das warmes Wasser nach Norden und kaltes Wasser nach Süden pumpt – ist heute schwächer als je zuvor in den vergangenen 1000 Jahren. Temperaturdaten von der Meeresoberfläche liefern neue Belege dafür, dass sich diese große Ozeanzirkulation seit Mitte des 20. Jahrhunderts um etwa 15 Prozent verlangsamt hat. Das zeigt eine Studie, die jetzt von einem internationalen Wissenschaftlerteam in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde. Der vom Menschen verursachte Klimawandel ist der Hauptverdächtige für diese beunruhigenden Beobachtungen.


180412-2135_medium.jpg
Levke Caesar, Stefan Rahmstorf, Alexander Robinson, Georg Feulner, Vincent Saba
Observed fingerprint of a weakening Atlantic Ocean overturning circulation
Nature
DOI: 10.1038/s41586-018-0006-5
 
Die vom Menschen verursachte globale Klimaveränderung erwärmt weltweit die Ozeane. Im Nordatlantik bei Grönland zeigt sich aber eine Abkühlung - das Golfstromsystem schwächt sich ab.

„Wir haben ein spezielles Muster entdeckt – eine Abkühlung des Ozeans südlich von Grönland und eine ungewöhnliche Erwärmung vor der US-Küste“, sagt die Leit-Autorin Levke Caesar vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK). „Dieses Muster ist sehr charakteristisch für eine Verlangsamung der Umwälzung der Wassermassen im Atlantik. Es ist praktisch wie ein Fingerabdruck einer Abschwächung dieser Meeresströmungen.“ Wenn sich die Strömungen verlangsamen, bringen sie weniger Wärme nach Norden, was zu einer Abkühlung des Nordatlantiks führt – tatsächlich ist dies weltweit die einzige Meeresregion, die sich trotz der globalen Erwärmung abgekühlt hat. Gleichzeitig verlagert sich der Golfstrom in der Nähe der USA nach Norden und Richtung Land, dabei erwärmt er die Gewässer entlang der nördlichen Hälfte der US-Atlantikküste.

„Diese Region hat sich in den letzten Jahrzehnten schneller erwärmt als fast alle anderen Teile der Weltmeere“, sagt Ko-Autor Vincent Saba vom National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) Laboratory in Princeton, USA. „Ein solches Muster der Ozeantemperaturen wurde von Computersimulationen vorhergesagt als Reaktion auf den zunehmenden Ausstoß von Treibhausgasen – jetzt wurde diese Vorhersage durch Messungen bestätigt.“

Messungen der Meerestemperaturen bestätigen Computersimulationen

Seit Jahrzehnten untersuchen Wissenschaftler die Veränderungen der großen atlantischen Umwälzströmung. Computersimulationen sagen voraus, dass diese als Golfstromsystem bekannte Zirkulation sich als Reaktion auf die vom Menschen verursachte globale Erwärmung abschwächen wird. Ob dies aber bereits geschieht, war bisher unklar, da es keine langfristigen direkten Messreihen zu der Strömung gibt. „Die Belege, die wir jetzt haben, sind die bisher robustesten“, sagt Stefan Rahmstorf vom Potsdam-Institut, der die Studie konzipiert hat. „Wir haben alle verfügbaren Daten über die Temperatur der Meeresoberfläche analysiert, vom späten 19. Jahrhundert bis heute.“

„Das spezifische Trendmuster, das wir in den Messungen gefunden haben, sieht genauso aus, wie es von Computersimulationen als Folge einer Verlangsamung des Golfstromsystems vorhergesagt wird, und ich sehe keine andere plausible Erklärung dafür“, sagt Rahmstorf. Tatsächlich ist es nicht nur das räumliche Muster, das zwischen Computersimulation und Beobachtungen übereinstimmt, sondern auch der Wechsel im Jahreszyklus.

Globale Erwärmung als wahrscheinliche Ursache – Auswirkungen sind weitreichend

Die Abschwächung wird durch eine Reihe von Faktoren verursacht, die mit der durch Treibhausgase aus fossilen Brennstoffen verursachten globalen Erwärmung in Zusammenhang gebracht werden können. Die Umwälzströmung des Atlantik wird durch die Dichte-Unterschiede des Meerwassers angetrieben: Wenn das warme und damit leichtere Wasser von Süden nach Norden fließt, wird es kälter und damit dichter und schwerer – es sinkt in tiefere Meeresschichten und fließt zurück in den Süden. „Aber mit der globalen Erwärmung, verstärkten Regenfällen sowie Schmelzwasser aus dem arktischen Meereis und Grönlandeis wird das Wasser des Nordatlantiks verdünnt, sein Salzgehalt sinkt. Weniger salzhaltiges Wasser ist weniger dicht und damit weniger schwer – was es für das Wasser schwieriger macht, von der Oberfläche in die Tiefe zu sinken“, erklärt Alexander Robinson von der Universität Madrid, der die Studie mitverfasst hat.

Seit Jahrzehnten wird diskutiert, ob die Umwälzströmung des Atlantiks als Kippelement im Erdsystem völlig versiegen könnte. Die vorliegende Studie betrachtet aber nicht das zukünftige Schicksal dieser Zirkulation, sondern untersucht, wie sie sich in den letzten hundert Jahren verändert hat. Dennoch warnt Robinson: „Wenn wir die globale Erwärmung nicht rasch stoppen, müssen wir mit einer weiteren langfristigen Verlangsamung der Atlantikströmung rechnen. Wir fangen erst an, die Folgen dieses beispiellosen Prozesses zu verstehen – aber sie dürften weitreichend sein.“

Mehrere Studien haben beispielsweise gezeigt, dass eine Verlangsamung des Golfstromsystems den Anstieg des Meeresspiegels an der US-Küste für Städte wie New York und Boston verschärft. Andere zeigen, dass die damit verbundene Veränderung der atlantischen Meeresoberflächentemperaturen das Wetter in Europa beeinflusst, etwa die Zugbahnen von Stürmen, die vom Atlantik kommen. Konkret wurde die europäische Hitzewelle des Sommers 2015 mit der Rekordkälte im Nordatlantik in diesem Jahr in Verbindung gebracht – dieser scheinbar paradoxe Effekt entsteht, weil ein kalter Nordatlantik ein Luftdruckmuster begünstigt, das warme Luft aus dem Süden nach Europa leitet.

Studie zur Erdgeschichte in derselben Ausgabe von Nature stützt die Ergebnisse

Die Ergebnisse werden durch eine zweite Studie eines Teams um David Thornalley vom University College London, die in der gleichen Ausgabe von Nature veröffentlicht wurde, im Wesentlichen gestützt und in einen längerfristigen Zusammenhang gestellt. Diese wichtige Analyse untersucht das Klima der Erde in der Vergangenheit – mit Hilfe von Informationen, die zum Beispiel in der Zusammensetzung von Ablagerungen auf dem Meeresboden zu finden sind –, um Veränderungen in der atlantischen Umwälzströmung in den letzten 1600 Jahren zu rekonstruieren. Diese so genannten paläoklimatischen Proxydaten liefern eine unabhängige Bestätigung für frühere Schlussfolgerungen, wonach die jüngste Abschwächung des Golfstromsystems seit mindestens tausend Jahren beispiellos ist. Die Entwicklung der atlantischen Umwälzströmung im vergangenen Jahrtausend, die sich aus indirekten Belegen für die Temperaturen unterhalb der Meeresoberfläche ableitet, entspricht dabei fast genau derjenigen, die Rahmstorf und Kollegen 2015 in einer Studie ermittelt haben – was bemerkenswert ist, weil die neue Studie auf Sedimenten aus der Tiefe des Ozeans basiert, während die frühere Studie so genannte Klima-Archive an Land nutzte, wie Daten aus Eisbohrkernen und Baumringen.

„Jetzt kommen mehrere unabhängige Belege zusammen und ergeben ein schlüssiges Bild der Abschwächung der atlantischen Umwälzströmung seit den 1950er Jahren“, so Rahmstorf. „Die subpolare atlantische Abkühlung, die Erwärmung in der Golfstromregion, die Proxydaten von Thornalley für die Temperaturen des Ozeans unterhalb der Oberfläche und frühere Proxydaten aus Tiefseekorallen über Veränderungen der Wassermassen im Golf von Maine.“

Die Thornalley-Studie deutet auch darauf hin, dass ein Teil der atlantischen Umwälzströmung – die Tiefenströmung aus der Labradorsee – vor 150 Jahren durch Erwärmung und Eisschmelze am Ende der "Kleinen Eiszeit" abgeschwächt wurde. Dies verdeutlicht die Empfindlichkeit der Umwälzströmung gegenüber Erwärmung und Süßwassereintrag – etwas, das nun mit der vom Menschen verursachten Erwärmung und Beschleunigung der Grönland-Schmelze wieder geschieht. Nach den Temperaturen unterhalb der Meeresoberfläche in der Erdvergangenheit zu urteilen, war dieses Ereignis vor 150 Jahren jedoch nicht mit einer so tiefgreifenden Verringerung des Wärmetransports im Atlantik verbunden, wie es heute durch die Treibhausgase aus fossilen Brennstoffen der Fall ist. Also aufgrund einer globalen Erwärmung, die größer ist als jemals zuvor in der Geschichte der menschlichen Zivilisation.


16.07.2018

Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional versc ...

16.07.2018

Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines fe ...

12.07.2018

Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forsc ...

12.07.2018

Durchbruch bei der Fahndung nach Teilchenbeschleunigern im Weltall

Mit einer international angelegten astronomischen Ringfahndung haben Forscher erstmals eine Quelle hochenerget ...

12.07.2018

MAGIC-Teleskope finden Entstehungsort von seltenem kosmischen Neutrino

Astrophysikern ist es erstmals gelungen, die Quelle eines hochenergetischen kosmischen Neutrinos zu orten. Mit ...

12.07.2018

Magnetische Wirbel: Erstmals zwei magnetische Skyrmionenphasen in einem Material entdeckt

Erstmals entdeckte ein Forscherteam in einem Material zwei unabhängige Phasen mit magnetischen Wirbeln, sogen ...

10.07.2018

Der perfekte Terahertz-Strahl – mit dem 3D-Drucker

An der TU Wien ist es gelungen, Terahertz-Strahlen nach Belieben zu formen. Dazu braucht man nur eine simple K ...

09.07.2018

Wie sich einzelne Atome mit Elektronenstrahl steuern lassen

Forscher kontrollieren Siliziumbewegung in Graphen

06.07.2018

Bindungsbruch: Mitmachen oder nicht

Ob und wie sich chemische Reaktionen durch gezielte Schwingungsanregung der Ausgangsstoffe beeinflussen lassen ...

06.07.2018

Teilchenphysiker der TU Dresden an Entdeckung neuer Quarks-Wechselwirkungen beteiligt

Teilchenphysiker der TU Dresden und internationale Forschungskollegen haben eine äußerst seltene Wechselwirk ...

06.07.2018

Polarlicht-Schweif des Jupitermondes Io: Raumsonde Juno entdeckt neue Details

Magneto-hydrodynamische Wellen zeigen komplexes Reflexionsverhalten / Die Ergebnisse sind wichtig für die For ...

05.07.2018

Neuer Weltrekord bei der direkten solaren Wasserspaltung

In einem nachhaltigen Energiesystem wird Wasserstoff als Speichermedium eine wichtige Rolle spielen. Einem int ...

04.07.2018

IPP-Teststand ELISE erreicht erstes ITER-Ziel

Neutralteilchenheizung für ITER / Strahl schneller Wasserstoff-Teilchen für die Plasmaheizung.

04.07.2018

Elektronenspektrometer entschlüsselt quantenmechanische Effekte

Elektronische Schaltkreise sind derart miniaturisiert, dass sich quantenmechanische Effekte bemerkbar machen. ...

03.07.2018

Wie man Schallwellen durchs Labyrinth lenkt

Eine Wellen-Manipulationstechnik der TU Wien wurde nun erstmal im Experiment getestet: Schallwellen lassen sic ...

02.07.2018

Wie sich die Atmosphäre des heißesten bekannten Exoplaneten verflüchtigt

Astronomen haben beobachtet, wie sich die Atmosphäre des heißesten bekannten Exoplaneten, des heißen Jupite ...

02.07.2018

Saubere Abgase dank Schwamm-Struktur

Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI in Villigen haben einen neuen Katalysator für die Reinigung von Ab ...



11.05.2018:
Vorsicht, Glatteis!





Das könnte Dich auch interessieren


Newsletter

(Neues aus der Forschung)