Vor rund 15.000 Jahren stieg die Temperatur auf Grönland innerhalb weniger Jahrzehnte um neun °C. Ausgelöst wurde der Temperaturschock gegen Ende der letzten Eiszeit vermutlich durch einen wieder erstarkten Golfstrom. Warum aber die Ozeanzirkulation wieder „ansprang“, war lange Zeit unklar. Doch jetzt haben Bremer Geowissenschaftler dieses Rätsel endlich gelöst.
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In der Fachzeitschrift Geology legen die Forscher um Cristiano Chiessi vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen neue Erkenntnisse dazu vor, wie damals ein Wechselspiel zwischen Atlantik und Indischem Ozean die Klimaentwicklung beeinflusste.
Sedimentkern als Glücksfall
Fündig wurden die Wissenschaftler in einem 7,7 Meter langen Sedimentkern, den sie in 657 Metern Wassertiefe aus dem Meeresboden vor der südamerikanischen Küste stachen. „Der Kern ist ein Glücksfall“, freut sich Co-Autor Stefan Mulitza, „denn damals wurde sehr viel Sediment am Meeresboden abgelagert.“ Hohe Sedimentationsraten sind aber gleichbedeutend mit hoher zeitlicher Auflösung. „Der Kern zeigt uns minutiös, wie sich die Wassertemperaturen vor 14.700 Jahren in unterschiedlichen Stockwerken des Atlantiks änderten.“
Demnach stieg die Temperatur des Bodenwassers in der unteren Ozeanetage sehr schnell um 3,5 Grad Celsius an. Das mittlere Ozeanstockwerk erwärmte sich nach den Ergebnissen der Forscher sogar um 6,5 Grad Celsius. Zudem nahm der Salzgehalt im obersten Meeresstockwerk zu – vor allem im westlichen Atlantik vor Süd- und Mittelamerika.
Wie kam die Tiefenwasserpumpe im Nordatlantik wieder auf Touren?
„Die enormen Temperatursprünge im Südatlantik gingen Hand in Hand mit der Erwärmung Grönlands“, erläutert Mulitza weiter. „Auslöser ist wahrscheinlich die wieder erstarkte Tiefenwasserpumpe im Nordatlantik.“ Dort kühlt salzhaltiges Golfstromwasser ab, wird dadurch schwerer, sinkt in tiefere Meeresstockwerke und fließt gen Süden. Im Gegenzug wird an der Oberfläche weiteres Golfstromwasser gen Norden gesogen.
Doch in der Schlussphase der letzten Eiszeit, so vermuten die Wissenschaftler, schwächelte die atlantische Umwälzpumpe deutlich. Bleibt also die Frage, wie sie wieder auf nacheiszeitliche Touren kam?
In ihrer Studie verweisen Chiessi und Kollegen auf Befunde aus Sedimentkernen, die von der südwestafrikanischen Küste stammen und denselben Zeitraum abdecken wie der vom MARUM-Team untersuchte Südamerika-Kern. Diese Ablagerungen enthielten Überreste von Muscheln, die ursprünglich im Indischen Ozean lebten und offensichtlich mit warmen, salzhaltigen Meeresströmungen um das Kap der Guten Hoffnung gedriftet waren.
Ost-West-Temperaturwippe
Die MARUM-Forscher gehen davon aus, dass ein Teil dieser relativ salzigen Wassermassen aus dem Indischen Ozean in den Benguela- beziehungsweise den Südäquatorialstrom eingespeist und quer über den Atlantik bis vor die Küste Mittel- und Südamerikas transportiert wurde. „Die Importe des salzhaltigen Wassers aus dem Indischen Ozean erklären, warum sich die Salzgehalte vor Südamerika überproportional erhöhten“, erklärt Mulitza.
Modellrechnungen bestätigen diesen Befund: „Unser Computermodell zeigt eine ‚Ost-West-Temperaturwippe‘ über den ganzen Südatlantik hinweg“, sagt Co-Autor André Paul: „Die Erwärmung im Westen beziehungsweise die Abkühlung im Osten zeigt an, dass die Ozeanzirkulation wieder anspringt“.
Ozeanischer Staffellauf
Da die Wassermassen – wenigstens zum Teil – via Benguela- und Golfstrom nämlich wie in einem ozeanischen Staffellauf bis in den Hohen Norden transportiert wurden, gaben sie vermutlich auch der Umwälzpumpe im Nordatlantik den letzten Kick. Das Oberflächenwasser war wieder hinreichend salzhaltig. Als die Tiefenzirkulation wieder ansprang, pumpte sie große Wärmemengen aus südlichen Breiten gen Norden. In Grönland wurde es schlagartig wärmer.
(idw – MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen, 12.12.2008 – DLO)
