Die Atlantische Umwälzströmung, insbesondere die Atlantische meridionale Umwälzzirkulation (AMOC), spielt eine entscheidende Rolle im globalen Klimasystem. Diese Strömung beeinflusst nicht nur das Wetter in Europa und Nordamerika, sondern ist auch für den Austausch von Wärme und Nährstoffen in den Ozeanen von zentraler Bedeutung.
Jüngste Forschungsarbeiten legen nahe, dass die AMOC möglicherweise widerstandsfähiger gegen die Herausforderungen des Klimawandels ist, als bisher angenommen. In diesem Beitrag wird die Stabilität der AMOC unter extremen klimatischen Bedingungen untersucht, die Mechanismen ihres Fortbestehens beleuchtet und die potenziellen Folgen einer Abschwächung thematisiert.
Welche Bedeutung hat die atlantische Umwälzströmung?
Die AMOC ist ein komplexes System, das warmes Oberflächenwasser aus den tropischen Regionen in den Nordatlantik transportiert. Hier kühlt das Wasser ab und sinkt aufgrund seiner höheren Dichte, um als Tiefenwasser zurück in die tropischen Breiten zu strömen.
Dieser Prozess wird als thermohaline Zirkulation bezeichnet und ist ein zentraler Bestandteil des globalen „ocean conveyor belt“, der für den Austausch von Wärme und Nährstoffen zwischen den Ozeanen verantwortlich ist.
Die Bedeutung der AMOC kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Sie beeinflusst nicht nur das Klima in West- und Mitteleuropa, sondern hat auch Auswirkungen auf Wetterphänomene wie Hurrikane und Monsune weltweit.
Eine stabile AMOC sorgt für ein gemäßigtes Klima in Europa, während eine Abschwächung zu extremen Wetterereignissen führen könnte. Daher ist das Verständnis dieser Zirkulation von größter Wichtigkeit für Klimaforscher und Entscheidungsträger.
Prof. Dr. Gerrit Lohmann, Leiter der Arbeitsgruppe Dynamik des Paläoklimas am Alfred-Wegener-Institut, hebt hervor: „Der Aspekt, dass Upwelling (Aufstieg von Tiefenwasser) und Overturning (Umwälzbewegung) gekoppelt sind, wurde bislang nicht so gut ausgearbeitet. In der Tat ist es ein globales Problem.“
Aktuelle Forschungsergebnisse zur Stabilität der AMOC
Eine kürzlich veröffentlichte Modellierungsstudie im Fachjournal „Nature“ hat neue Erkenntnisse zur Stabilität der AMOC hervorgebracht. Die Studie verwendet 34 CMIP6-Klimasimulationsmodelle, um die Entwicklungen der AMOC bis zum Ende dieses Jahrhunderts zu simulieren. Ein zentrales Ergebnis dieser Studie ist, dass die AMOC zwar erheblich abgeschwächt werden könnte, jedoch kein vollständiger Kollaps vorhergesagt wird. Dies steht im Gegensatz zu früheren Annahmen, die einen abrupten Zusammenbruch der Strömung für möglich hielten.
Diese Studien zeigen, dass selbst unter extremen Bedingungen – wie einer Vervierfachung des atmosphärischen CO₂-Gehalts oder einem massiven Zustrom von Schmelzwasser aus Grönland – die AMOC ihre grundlegenden Zirkulationsmuster aufrechterhalten kann. Dr. Jens Terhaar, leitender Wissenschaftler an der Universität Bern, bemerkt dazu: „In den Modellen kollabiert die atlantische Zirkulation AMOC nicht komplett. Jedoch reduziert sie sich trotzdem sehr stark, was einem Zusammenbruch in einigen Modellen sehr nah kommt.“
Besonders bemerkenswert ist der Mechanismus, durch den dieser Kollaps verhindert wird: Der windgetriebene Aufstieg von Tiefenwasser im Südlichen Ozean sorgt dafür, dass die AMOC weiterhin zirkulieren kann. Dies verdeutlicht die Komplexität der ozeanischen Zirkulationssysteme und hebt die Notwendigkeit hervor, diese Wechselwirkungen besser zu verstehen.
Mechanismen der Stabilität der AMOC
Ein zentraler Aspekt der Stabilität der AMOC ist das Aufsteigen von Tiefenwasser im Südlichen Ozean. Wenn kaltes, salzreiches Wasser im Nordatlantik absinkt, muss an anderer Stelle Wasser an die Oberfläche kommen, um diesen Verlust auszugleichen. Dieser Prozess wird als Auftrieb (Upwelling) bezeichnet und spielt eine entscheidende Rolle für die Aufrechterhaltung der Zirkulation.
Die Massenerhaltung ist ein weiteres wichtiges Konzept in diesem Zusammenhang. Wenn Wasser an einer Stelle aufsteigt, muss es an einer anderen Stelle absinken. Diese Dynamik sorgt dafür, dass das gesamte System im Gleichgewicht bleibt. In den aktuellen Modellen wird beobachtet, dass das Aufsteigen von Tiefenwasser im Südlichen Ozean die Zirkulation im Nordatlantik unterstützt.
Dr. Jens Terhaar führt weiter aus: „Solange Wasser dort an die Oberfläche kommt, muss woanders Tiefenwasser gebildet werden. In den meisten Modellen ist dies nur im Nordatlantik möglich. Dadurch muss die AMOC bestehen bleiben.“
Darüber hinaus spielen auch andere Faktoren eine Rolle bei der Stabilität der AMOC. Dazu gehören Änderungen in der salz- und temperaturabhängigen Dichte des Wassers sowie die Wechselwirkungen mit atmosphärischen Bedingungen und anderen ozeanischen Strömungen. Prof. Dr. Niklas Boers vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung betont: „Die Methodik erscheint sehr robust. Die CMIP6-Modelle unter extremen Parametern zeigen eine erwartete AMOC-Abschwächung, aber keinen Kollaps.“
Potenzielle Auswirkungen einer Abschwächung der AMOC
Obwohl die Modelle keinen vollständigen Kollaps der AMOC vorhersagen, könnte eine signifikante Abschwächung dennoch gravierende klimatische Veränderungen mit sich bringen. Eine solche Veränderung könnte weitreichende Auswirkungen auf die Niederschlagsverteilung in verschiedenen Regionen der Erde haben. Insbesondere könnten tropische und gemäßigte Zonen unter veränderten Wetterbedingungen leiden, was zu extremen Wetterereignissen führen könnte.
Prof. Dr. Stefan Rahmstorf weist auf die drängenden Fragen hin: „Natürlich hat auch eine Abschwächung der AMOC potenzielle klimatische Auswirkungen, selbst wenn es nicht zu einem vollständigen Kollaps kommt.“ Ein weiterer wichtiger Aspekt ist der Einfluss auf den Meeresspiegel. Eine Abschwächung der AMOC könnte zu einer Erhöhung des Meeresspiegels an den Küsten des Nordatlantiks führen.
Zusätzlich könnte eine schwächere AMOC auch Auswirkungen auf die marine Biodiversität haben. Die Änderung der Wassertemperaturen und -strömungen beeinflusst nicht nur das Klima an Land, sondern auch die Lebensräume im Meer. Prof. Dr. Gerrit Lohmann warnt: „Schwachpunkte der Studie sind zweierlei: Erstens ist AMOC nur ein Index und in vielerlei Hinsicht muss man eigentlich die ‚regionalen Äste’ der Umwälzbewegung verstehen.“
Die Möglichkeit eines Kippereignisses – also eines abrupten Übergangs in einen neuen Zustand – bleibt ebenfalls ein zentrales Risiko. Selbst wenn ein vollständiger Kollaps vermieden werden kann, könnten bereits kleine Veränderungen in der Zirkulation oder Temperatur zu drastischen klimatischen Effekten führen.
Kritische Perspektiven zur aktuellen Forschung
Es ist wichtig zu betonen, dass die Ergebnisse der aktuellen Modellierungsstudie im Kontext anderer Forschungsarbeiten zur AMOC betrachtet werden müssen. Prof. Dr. Jochem Marotzke vom Max-Planck-Institut für Meteorologie betont: „Diese Studie stellt einen wohltuenden Kontrast zu den häufig unterkomplexen Katastrophenmeldungen zur AMOC dar.“
Ein weiterer Diskussionspunkt betrifft die Unsicherheiten in den verwendeten Klimamodellen sowie deren Fähigkeit, zukünftige Entwicklungen genau vorherzusagen. Prof. Dr. Niklas Boers erklärt: „Ich denke, der Ansatz mit einer plötzlichen Vervierfachung der CO2-Konzentration wurde gewählt, um den absoluten Extremfall zu testen.“
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es trotz vielversprechender Ergebnisse weiterhin Herausforderungen gibt: „Für die breitere Diskussion ist noch festzuhalten, dass noch überhaupt nicht klar ist, ob die derzeitige AMOC abrupt kollabieren kann“, so Prof. Dr. Marotzke.
Fazit
Zusammenfassend zeigt die aktuelle Forschung zur Atlantischen Umwälzströmung eine vielversprechende Perspektive auf ihre Stabilität unter extremen klimatischen Bedingungen. Während eine signifikante Abschwächung wahrscheinlich ist, deutet vieles darauf hin, dass ein vollständiger Kollaps vermieden werden kann. Dennoch bleibt die Unsicherheit über die genauen Auswirkungen einer solchen Abschwächung bestehen.
Es ist entscheidend, weiterhin intensive Forschung zu betreiben und die Dynamik dieser komplexen Systeme zu verstehen. Nur so können wir fundierte Prognosen über zukünftige Entwicklungen machen und effektive Maßnahmen ergreifen, um die Auswirkungen des Klimawandels zu mildern.
Die Diskussion über die AMOC verdeutlicht die Notwendigkeit eines interdisziplinären Ansatzes zur Bewältigung der Herausforderungen des Klimawandels. Indem wir verschiedene Perspektiven berücksichtigen und eng zusammenarbeiten, können wir Lösungen finden, um sowohl Mensch als auch Natur zu schützen und eine nachhaltige Zukunft zu gewährleisten.
