Verlangsamung der Bewegung des Ozeans

Apr 06, 2023

Von Angela Colbert, Ph.D., Jet Propulsion Laboratory der NASA

Visualisierung von Meeresströmungen im Nordatlantik. Die Farben zeigen die Meeresoberflächentemperatur (Orange und Gelb sind wärmer, Grün und Blau sind kälter). Bildnachweis: NASA Goddard Space Flight Center

Wenn sich der Ozean erwärmt und das Landeis schmilzt, könnte die Ozeanzirkulation – die Wärmebewegung um den Planeten durch Strömungen – beeinträchtigt werden. Derzeit wird mit NASA-Satelliten und anderen Daten geforscht, um mehr zu erfahren.

Der Ozean ist dynamisch und kraftvoll und spielt eine entscheidende Rolle für das Klima der Erde. Es trägt zur Regulierung der Erdtemperatur bei, absorbiert Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre und treibt den Wasserkreislauf an. Eine der wichtigsten Funktionen des Ozeans besteht darin, Wärme durch Strömungen rund um den Planeten zu transportieren.

Eine besonders wichtige Rolle für unser globales Klima spielen die Strömungen des Atlantischen Ozeans. Die Bewegung des Wassers nach Norden und Süden im gesamten Atlantik könnte aufgrund des Klimawandels schwächer werden, was zu einem Problem werden könnte. Um zu verstehen, warum, lassen Sie uns untersuchen, was die großräumige Ozeanzirkulation antreibt.

Winde und Erdrotation erzeugen großräumige Oberflächenströmungen im Ozean. Warme, schnelle Strömungen entlang der Westränder von Ozeanbecken transportieren Wärme vom Äquator in Richtung Nord- und Südpol. Eine dieser Strömungen ist der Golfstrom, der entlang der Ostküste Nordamerikas fließt und warmes Wasser aus den Tropen nach Europa transportiert. Dieses warme Wasser und die Wärme, die es an die Atmosphäre abgibt, sind der Hauptgrund dafür, dass in Europa ein gemäßigteres Klima herrscht als im Nordosten der USA und Kanada. Vergleichen Sie beispielsweise die Klimazonen von New York City und Madrid, Spanien, die beide etwa gleich weit nördlich vom Äquator liegen.

Dichteunterschiede führen zu langsamen Meeresströmungen in der Tiefsee. Die Dichte ist die Masse eines Objekts (wie viel Materie es enthält) pro Volumeneinheit (wie viel Platz es einnimmt). Sowohl die Temperatur als auch der Salzgehalt (Salzgehalt) beeinflussen die Dichte des Wassers. Kaltes Wasser ist dichter als warmes Wasser und salziges Wasser ist dichter als Süßwasser. Daher bestehen tiefe Strömungen typischerweise aus kaltem und salzigem Wasser, das von der Oberfläche absinkt.

Ein Ort, an dem Oberflächenwasser in die Tiefsee versinkt, ist der Nordatlantik. Wenn Wasser verdunstet und etwas Wärme an die Luft abgibt, wird das Meer kälter und etwas salziger. Wenn sich außerdem Meereis bildet, gefriert es das Oberflächenwasser und hinterlässt Salz, wodurch das verbleibende Meerwasser salziger wird. Sobald dieses kältere, salzigere Wasser dicht genug wird, sinkt es in die Tiefsee. Wärmeres, weniger dichtes Wasser aus dem Golfstrom strömt herein, um das absinkende Wasser zu ersetzen. Diese Bewegung trägt dazu bei, ein globales „Förderband“ von Meeresströmungen anzutreiben – die sogenannte thermohaline Zirkulation –, die Wärme um die Erde transportiert. Wissenschaftler messen die Strömung der atlantischen Gewässer im Norden und Süden, an der Oberfläche und in der Tiefe, um die Stärke dieser Atlantischen Meridionalen Ozeanzirkulation (AMOC) abzuschätzen.

Wenn die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre durch menschliches Handeln ansteigt, erwärmen sich die globalen Luft- und Meerestemperaturen. Wärmeres Wasser ist weniger dicht und daher schwerer zu sinken. Gleichzeitig schmilzt Grönlands Eisschild aufgrund der Erwärmung der Luft- und Meerestemperaturen, und das geschmolzene Eis führt zu Süßwasser in den Nordatlantik. Diese Veränderung verringert den Salzgehalt des Wassers, wodurch es weniger dicht ist und schwerer sinkt.

Wenn nicht mehr genügend Wasser absinkt, wird die AMOC schwächer. Je nachdem, wie stark die AMOC schwächer wird, kann sie regionale Wettermuster, wie z. B. Niederschläge, verändern und sich darauf auswirken, wo und wie gut Pflanzen wachsen können. Laut dem neuesten Bericht des International Panel on Climate Change (IPCC), der Untersuchungen von Hunderten von Wissenschaftlern umfasst, ist es aufgrund des Klimawandels „sehr wahrscheinlich, dass die AMOC im Laufe des 21. Jahrhunderts schwächer wird“.

Wissenschaftler haben anhand von Temperatur- und Meeresspiegelaufzeichnungen auf die Stärke des AMOC im letzten Jahrhundert geschlossen, und die Beweise deuten darauf hin, dass er bereits abgeschwächt sein könnte. Direkte Messungen der letzten 30 Jahre haben einen solchen Rückgang jedoch noch nicht bestätigt.

Wann und wie stark die AMOC schwächer wird, ist ein Bereich der laufenden Forschung. Satelliten wie das Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), GRACE-FO und Meereshöhenmesser können Meeresmerkmale im Zusammenhang mit dem AMOC beobachten – ergänzend zu Messungen von Meeresbojen und Schiffen.

Aktuelle Prognosen des IPCC zeigen, dass es unwahrscheinlich ist, dass die AMOC vor dem Jahr 2100 aufhört oder zusammenbricht. Wenn es jedoch zu einem solchen Zusammenbruch käme, so das IPCC, „würde dies sehr wahrscheinlich zu abrupten Verschiebungen in den regionalen Wettermustern führen.“ und der Wasserkreislauf.“ Dazu könnten „eine Verschiebung des tropischen Regengürtels nach Süden, eine Abschwächung des afrikanischen und asiatischen Monsuns, eine Verstärkung des Monsuns auf der südlichen Hemisphäre und eine Austrocknung in Europa“ gehören – Auswirkungen, die die Nahrungsmittelproduktion weltweit stark verändern würden.

Je mehr Daten gesammelt und analysiert werden, desto besser können Wissenschaftler aktuelle Veränderungen und die Auswirkungen dieser Veränderungen in der Zukunft vorhersagen.