Der Golfstrom im Klimawandel

Spätestens nach dem Hollywood-Streifen „The Day after Tomorrow“ im Jahr 2004 und der daraus folgenden Medienhysterie über die Risiken eines abrupten Klimawandels ist die Gefahr von Änderungen der Meeresströmungen im öffentlichen Bewusstsein verankert. Der Film basiert auf einem 13’000 Jahre alten Ereignis. Damals flossen in kürzester Zeit enorme Mengen Süsswasser in den Nordatlantik und brachten so das Golfstrom-System zum Erliegen oder schwächten es beträchtlich ab. Dies führte zu einer starken Abkühlung im Nordatlantikraum innert weniger Jahre. Nun stellt sich die Frage, ob etwas Ähnliches in naher Zukunft möglich wäre? Wie reagiert der Golfstrom auf den Klimawandel?

Die Nordatlantikdrift …
Beim berühmten Golfstrom, in der Wissenschaft Nordatlantikdrift genannt, handelt es sich um eine warme, ziemlich rasch fliessende Meeresströmung. Durch den Warmwassertransport wirkt der Nordatlantikstrom wie eine riesige Heizung für ganz Nord- und Mitteuropa. Pro Sekunde transportiert er 150 Millionen Kubikmeter Wasser, etwa das hundertfache aller Flüsse der Welt in Richtung Norden und erlangt somit eine Leistung, welche etwa 5 Millionen Kraftwerkleistungen entspricht. Das Golfstrom-System ist eine „gewöhnliche“ Ozeanströmung und entsteht durch die Kombination mehrerer Kräfte. Natürlich spielt die atmosphärische Zirkulation eine grosse Rolle, denn die Nordatlantikdrift, der bis nach Spitzbergen (Norwegen) reicht, wird von den Westwinden des Nordatlantiks vorangetrieben. Er hat seinen Ursprung im Golf von Mexiko, dort speichert er viel Wärme und wird durch die Meeresenge zwischen Florida und Kuba gepresst und in den Atlantik beschleunigt. Der junge Nordatlantikstrom fliesst entlang der Nordamerikanischen Ostküste nach Norden. Auf der Höhe von North Carolina trifft er auf den kalten Labradorstrom, der vom Polarmeer nach Süden strömt. Der Zusammenstoss bewirkt eine Ablenkung des Stroms in den Atlantik hinaus. Auf dem Weg nach Europa spaltet sich die Nordatlantikdrift in viele Zweige auf und wird vom Absinken kalter und schwerer Wassermassen im Polarmeer angetrieben. Das warme Wasser des Atlantikstroms verdunstet teilweise und der Salzgehalt des Meerwassers steigt. Das warme und salzreiche Wasser fliesst nun bis zum Polarmeer, dort kühlt es sich ab. Durch den grossen Salzgehalt des Meerwassers liegt das Dichtemaximum weit unter demjenigen von reinem Wasser (ca. +4 °C). Durch das Abkühlen wird das Wasser immer dichter und schwerer und sinkt schliesslich schlagartig auf den Meeresgrund ab. Die beiden grössten Absinkgebiete liegen im europäischen Nordmeer und in der Labradorsee bei Grönland. Der Abstieg dieser gewaltigen Wassermassen zieht automatisch neues Wasser auf der Oberfläche von Süden her nach. Warmes Wasser kommt also in den oberen Wasserschichten nach Norden und kaltes Wasser fliesst in tiefen Meeresschichten nach Süden zurück. Durch diesen Vorgang bleiben die Fjorde von Norwegen den ganzen Winter hindurch eisfrei und ganz Mittel- und Westeuropa profitiert von einem deutlich wärmeren Winterklima, als beispielsweise Orte in Kanada, welche auf gleicher geographischer Breite liegen. Das Schwungrad des Nordatlantikdrifts sind also der Salzgehalt und die Temperatur des Meerwassers in den beiden erwähnten Absinkgebieten. Je salzhaltiger und kälter das Meerwasser ist, desto besser und schneller sinkt es in den erwähnten Gebieten ab und lässt neues, warmes Oberflächenwasser nach Norden strömen. Gleichzeitig reagieren diese beiden Faktoren aber auch sehr sensibel auf Veränderungen wie die Klimaänderung und können so die Nordatlantikdrift beeinflussen. Kälteres und salzreiches Meerwasser ist viel schwerer (dichter) und verstärkt die Strömung nach Norden, während wärmeres und salzarmes Meerwasser leichter (weniger dicht) ist und somit die Zirkulation verlangsamt.

… im Klimawandel

Durch die globale Erwärmung kann die Strömung auf zweifache Weise geschwächt werden: Mit der Atmosphäre erwärmt sich auch das Meerwasser und verringert so dessen Dichte. Zudem schmelzen mit der globalen Erwärmung die Polkappen und die Gletscher, so dass viel Süsswasser ins Meer gelangt. Süsswasser ist weniger schwer (dicht) als Salzwasser, so dass der Eintrag von Süsswasser ins Meer die Dichte verringert. Deshalb könnte die Klimaänderung die Nordatlantikdrift abschwächen. Ein abgeschwächtes Golfstrom-System bringt dann deutlich weniger Warmwasser nach Europa, die Heizfunktion des Nordatlantikdrifts bliebe aus und Europa würde sich in den Wintermonaten deutlich abkühlen. Nach aktuellem Wissensstand deutet jedoch nichts auf eine kurz bevorstehende markante Strömungsänderung des Nordatlantikdrifts hin. Jedoch kann sich bei ausgeprägter Klimaänderung die Nordatlantikdrift in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts durch den Süsswassereintrag abschwächen. Forschungen (Broecker und Wefer) haben gezeigt, dass es in der Vergangenheit mehrmals Phasen mit einer abgeschalteten, abgeschwächten, aber auch mit einer verstärkten Meeresströmung im Nordatlantik gab. Die Phasen mit einer starken Nordatlantikdrift, wie heute, werden als Modus A „warm“ bezeichnet. Dabei sinkt das Meerwasser nördlich der Island-Schwelle in die Tiefe und wärmt somit Nordeuropa. Der Modus B „kalt“ beschreibt ein abgeschwächtes Golfstrom-System, welches seine Absinkgebiete südlich von Island hat. Nordeuropa wird also nicht mehr von warmem Meerwasser aufgeheizt und erlebt wieder deutlich kältere Zeiten. Der dritte, sehr seltene Modus C „abgeschaltet“ bezeichnet die unterbrochene Zirkulation. Die Strömung kehrt sich dann um, das kalte Tiefenwasser von der Antarktis steigt südlich von Island auf und bringt in ganz Europa deutlich kältere Verhältnisse, vor allem im Winter. In der Vergangenheit war der Modus B der normale Modus, wobei dieser von Zeit zu Zeit in den Modus A (heutige Verhältnisse) wechselte. Diese Veränderungen sehen Forscher in der Änderung des Süsswassereintrags in den Nordatlantik. Sobald über längere Zeit mehr Eis schmolz und mehr Süsswasser in den Nordatlantik floss, wechselte die Strömung in den Modus B. Sobald wieder weniger Süsswasser ins Meer floss, erfolgte der Wechsel in den Modus A. Den Modus C gab es nur höchst selten, wenn in kürzester Zeit enorme Mengen Süsswasser ins Nordmeer oder die Labradorsee gelangten und die Absinkbewegung komplett stoppten. Dies geschieht, wenn riesige Gletscher ins Meer abrutschen oder gigantische Gletscherstauseen auf einmal ins Meer entleert werden. Solche Szenarien sind auch in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts nicht wahrscheinlich. Jedoch birgt der grosse Eispanzer von Grönland ein kleines Risiko. Das IPCC rechnet zwar mit einer Abschwächung des Golfstrom-Systems in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts, spricht aber keineswegs von einer Unterbrechung. Selbst in den Wintermonaten rechnen alle IPCC-Temperaturszenarien mit einer stetigen Erwärmung. Der anthropogene Treibhauseffekt würde also den Energieverlust des Nordatlantikdrifts übertrumpfen.

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Der Golfstrom im Klimawandel

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