Nordatlantik: Umwälzpumpe schwächelt

Keine guten Nachrichten: Eine der wichtigsten Umwälzpumpen im Ozean hat sich verlangsamt. Seit 1950 ist die Umwälzströmung im Nordatlantik um 15 Prozent schwächer geworden, wie gleich zwei Studien in „Nature“ belegen. Das Problem: Diese Umwälzpumpe ist für das Klima in Europa entscheidend. Schwächt sie sich weiter ab, könnte es stürmischer und im Sommer heißer werden. Die wahrscheinlichste Ursache für den Negativtrend ist der Klimawandel.

Der Nordatlantik ist eine Schlüsselregion für die globalen Meeresströmungen, aber auch für das Klima Europas. Denn hier liegt eine der großen Umwälzpumpen der Ozeane: Vor Grönland sinkt warmes, salziges Wasser in die Tiefe und strömt dann abgekühlt in der Tiefe nach Süden. Dieser Prozess ist der Motor des Golfstroms und des Nordatlantikstroms – der Strömungen, die Wärme aus den Tropen in hohe Breiten abführen und so das globale Klima entscheidend beeinflussen.

Ist der Strömungsmotor bedroht?

Doch diese wichtige Umwälzpumpe ist sensibel: Klimaforscher befürchten schon länger, dass die Erwärmung der Meere und ein zunehmender Einstrom von Schmelzwasser das Absinken des Warmwassers im Nordatlantik bremsen könnten – und damit auch die gesamte Atlantische Meridionale Umwälzströmung (AMOC). Gängiger Theorie nach gehört diese Strömung sogar zu den Kipppunkten im Klimasystem: Prozessen, die beim Überschreiten einer Schwelle ihren Zustand irreversibel wechseln.

Tatsächlich gab es schon 2015 erste Anzeichen für eine Schwächung der Umwälzströmung. Zudem stellten Forscher fest, dass auch das schwindende Meereis diese Pumpe hemmt. Ein Jahr später jedoch schien es, als wenn günstige Strömungsbedingungen dem Nordatlantikstrom zumindest eine Atempause verschaffen könnten.

15 Prozent weniger seit 1950

Jetzt aber liefern gleich zwei neue Studien Grund zur Besorgnis. Denn sie stellen klar, dass sich die atlantische Umwälzströmung messbar abgeschwächt hat – um rund 15 Prozent seit 1950. Die Nordatlantische Pumpe ist demnach heute so schwach wie noch nie zuvor in den vorhergehenden 1.500 Jahren, wie die Forscher berichten. Diese Anomalie ist ihrer Einschätzung nach damit kein Zufall mehr, sondern eine Folge des anthropogenen Klimawandels.

„Der spezifische Trend, den wir in unseren Messungen festgestellt haben, entspricht exakt dem, was Computersimulationen für eine Verlangsamung des Strömungssystems vorhersagen“, sagt Mitautor Stefan Rahmstorf vom Potsdam Institut für Klimafolgenforschung (PIK). „Ich sehe keine andere plausible Erklärung dafür.“

Eine Abkühlung südlich von Grönland und eine Erwärmung vor der US-Ostküste sind Indizien für eine schwächere Umwälzpumpe. © Caesar/ PIK

„Fingerabdruck“ der Abschwächung

Konkret analysierten Rahmstorf und seine Kollegen die Entwicklung der Meerestemperaturen im Nordatlantik von 1870 bis 2016. Dabei suchten sie nach bestimmten Klimamustern, die als „Fingerabdruck“ für ein Abschwächen der Umwälzströmung gelten. Und sie wurden fündig: „Wir haben eine Abkühlung des Ozeans südlich von Grönland und eine ungewöhnliche Erwärmung vor der US-Küste detektiert“, berichtet Rahmstorfs Kollege Levke Caesar. „Beides ist hochgradig charakteristisch für eine Verlangsamung der atlantischen Umwälzströmung.“

Denn wenn der Sog der Umwälzpumpe vor Grönland nachlässt, strömt weniger warmes Meerwasser nach Norden – und dies löst eine Abkühlung des Nordatlantiks aus. Gleichzeitig wird staut sich mehr warmes Wasser vor der US-Ostküste. „Dadurch hat sich diese Region in den letzten Jahrzehnten schneller erwärmt als die meisten anderen Meeresgebiete“, sagt Koautor Vincent Saba von der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Anomalie begann vor 150 Jahren

In der zweiten Studie nutzten David Thornalley vom University College London und seine Kollegen Sedimentbohrkerne aus dem Nordatlantik, um die Entwicklung der Umwälzströmung der letzten gut 1.500 Jahre zu rekonstruieren. Die Korngröße der Ablagerungen lieferte ihnen dabei Rückschlüsse auf die Stärke der Tiefenströmungen. Die in den Schichten vorhandenen Foraminiferen-Fossilien zeigten, welche Meerestemperaturen herrschten.

Das Ergebnis: Auch diese Daten belegen eine anomale Abschwächung der atlantischen Umwälzströmung. Bereits seit dem Ende der „Kleinen Eiszeit“ um 1850 hat demnach die nordatlantische Meereszirkulation allmählich an Kraft verloren. „Unsere kombinierten Daten deute darauf hin, dass die Umwälzströmung in den letzten 150 Jahren immer schwächer geworden ist – um etwa 15 bis 20 Prozent „, sagt Thornalley.

„Damit gibt es nun mehrere Beweislinien, die ein konsistentes Bild zeichnen“, sagt Rahmstorf.

Erste Folgen für Europa

Die Abschwächung der Umwälzpumpe könnte sogar schon erste Folgen für das Klima in Europa haben, wie die Forscher erklären. Demnach war die Hitzewelle im Sommer 2015 in Europa eng mit einer ungewöhnlichen Kälte über dem subpolaren Atlantik verknüpft – und dies wiederum hängt mit der schwächelnden Umwälzpumpe zusammen.

Hält der Trend an, könnten die verlangsamten Meeresströmungen die Wettermuster Europas fundamental verändern. Die sich wandelnden Temperaturverteilungen im Meer beeinflussen Luftströmungen und führen so dazu, dass beispielsweise Tiefdruckgebiete und Stürme auf anderen Bahnen ziehen. „Das könnte unter anderem das Sturmrisiko in Europa erhöhen“, sagen Rahmstorf und seine Kollegen.

„Wenn wir die globale Erwärmung nicht schnell stoppen, müssen wir mit einer weiteren Abschwächung der meridionalen Umwälzströmung rechnen“, betont Alexander Robinson vom PIK. „Wir beginnen gerade erst, die Konsequenzen dieser beispiellosen Entwicklung zu verstehen – aber sie könnte disruptiv sein.“ (Nature, 2018; doi: 10.1038/s41586-018-0006-5; doi: 10.1038/s41586-018-0007-4)

(Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK), 12.04.2018 – NPO)