Kühlt die Kälteinsel im Nordatlantik auch das europäische Klima ab?

Im September 2015 lagen die globalen Luft- und Meeresoberflächen-Temperaturen 0.9 Grad über dem Durchschnitt des 20. Jahrhunderts. Es war somit der wärmste September seit Messbeginn vor 136 Jahren. Zudem war es die global grösste monatliche Wärmeanomalie seit Messbeginn im Jahr 1880. Die bisherigen Höchstmarken aus dem Februar und März 2015 wurden also noch überboten. Die globale Wärme kommt nicht überraschend. Seit Monaten bewegen sich die Temperaturen auf der Weltbühne auf bisher unerreichtem Rekordniveau. Das globale Temperaturmittel seit Jahresbeginn (Januar-September 2015) liegt 0,85 Grad über der Referenz. Der bisherige Rekordwert aus dem Vorjahr wurde um mehr als ein Zehntelgrad übertroffen. Kaum jemand zweifelt daran, dass das laufende Jahr 2015 auf globaler Ebene mit deutlichem Abstand zum wärmsten seit mindestens 135 Jahren wird.

Die Periode von Januar bis September 2015 war global die wärmste seit Messbeginn 1880. Das Jahr 2015 dürfte mit grossem Abstand vom wärmsten Jahr seit Messbeginn werden. In einer Region südöstlich von Grönland ist 2015 aber rekordkalt. Was bedeutet diese „Kälteinsel“ für Europa?
Die Periode von Januar bis September 2015 war global die wärmste seit Messbeginn 1880. Das Jahr 2015 dürfte mit grossem Abstand vom wärmsten Jahr seit Messbeginn werden. In einer Region südöstlich von Grönland ist 2015 aber rekordkalt. Was bedeutet diese „Kälteinsel“ für Europa?

Kälteinsel im Nordatlantik

In den letzten Monaten galt das Interesse der Klimatologen und Meteorologen aber nicht nur der globalen Rekordwärme sondern einer stark unterkühlten Region – einer „Kälteinsel“ im nordatlantischen Ozean südöstlich von Grönland. Dort wurden in den vergangenen Monaten rekordkalte Luft- und Meeresoberflächen-Temperaturen beobachtet. Diese Kälteinsel ist ein krasser Kontrast zum ansonsten rekordwarmen Globus. Gleichzeitig birgt die Kälteanomalie viele Geheimnisse. Ihre Entstehung und ihre möglichen Auswirkungen sind alles andere als aufgeklärt. Ganz überraschend ist die nordatlantische Abkühlung jedoch nicht, wird sie doch von praktisch allen globalen Klimamodellen berechnet, jedoch nicht in dieser Stärke und vor allem mit dieser kurzen Perspektive. Trotzdem sehen einige Forscher die nordatlantische Kälteinsel als Konsequenz der globalen Erwärmung. Aufgrund des stetigen grönländischen Schmelzwassereintrags in den nordatlantischen Ozean und der damit verbundenen Abschwächung der ozeanischen Zirkulation – des Golfstroms, der warmes Wasser aus der Karibik bis in das atlantische Nordpolarmeer transportiert.

Dichtes Wasser sinkt ab

Der massive Schmelzwassereintrag aus Grönland in den Nordatlantik reduziert die Dichte des kalten Oberflächenwassers im Ozean, denn Schmelzwasser besteht lediglich aus Süsswasser und weist somit einige geringere Dichte vor das Salzwasser im Meer, welches im Nordpolarmeer bei Grönland erfahrungsgemäss sehr salzreich ist. Wenn nun das salzig-kalte Wasser im Nordatlantik aufgrund des Schmelzwassereintrags weniger salzig und somit weniger schwer ist, sinkt es im hohen Norden nicht mehr an den Meeresgrund ab. Doch genau dieser Vorgang – das Absinken des dichten Kaltwassers (Tiefenwasserbildung) im Nordpolarmeer – ist ein wichtiger Antrieb für die weltumspannende Ozeanzirkulation und somit für den Golfstrom. Die Tiefenwasserbildung zieht an der Oberfläche warmes Wasser aus den tropischen Gewässern nach und bringt Nordeuropa milderes Klima. Ein Versiegen des Golfstroms hätte markante Auswirkungen auf die Witterung auf beiden Seiten des Nordatlantiks.

Zwischen der Temperaturreihe von Zürich (in Grün) und jener des Nordatlantiks (in Blau) gibt es Ähnlichkeiten. Die aktuelle Abkühlung des Nordatlantiks löst in Mitteleuropa aber kaum eine Abkühlung aus. Vielmehr werden beide Temperaturreihen von globalen Faktoren gesteuert, wobei Zürich über dem Land schneller auf Veränderungen reagiert als der träge Ozean.
Zwischen der Temperaturreihe von Zürich (in Grün) und jener des Nordatlantiks (in Blau) gibt es Ähnlichkeiten. Die aktuelle Abkühlung des Nordatlantiks löst in Mitteleuropa aber kaum eine Abkühlung aus. Vielmehr werden beide Temperaturreihen von globalen Faktoren gesteuert, wobei Zürich über dem Land schneller auf Veränderungen reagiert als der träge Ozean.

Versiegt der Golfstrom?

Ist die aktuelle Kälteinsel im Nordatlantik nun ein Anzeichen dafür, dass der Golfstrom bald zum Erliegen kommt? In verschiedenen amerikanischen und englischen Medien halten sich solche Berichte zurzeit sehr hartnäckig.

Fakt ist, dass es südöstlich von Grönland in einer Region von 45 bis 60 Grad nördliche Breite und von 10 bis 40 Grad westliche Länge im laufenden Jahr ausserordentlich kalt war. Die Meeresoberflächen-Temperatur lag im Jahr 2015 bisher um 0,6 Grad unter dem langjährigen Durchschnitt. Kälter war es letztmals 1986. Seither dominierte sehr warmes Oberflächenwasser die Periode 1995-2013 mit einem Höhepunkt 2007, als es rund 0,7 Grad übertemperiert war. Ein Blick auf die langjährige Meerestemperaturreihe der angesprochenen Region im Nordatlantik genügt, um zu erkennen, dass sich seit jeher kalte und warme Phasen von rund 30 Jahren abwechseln (blaue Kurve in der Grafik). Seit Beginn der Aufzeichnungen 1870 zeigte sich der Nordatlantik bis 1900 mit nur wenigen Ausnahmen überdurchschnittlich warm, bevor eine 30-jährige Periode mit deutlich unterkühlten Verhältnissen folgte, die bis 1930 dauerte. Die darauffolgende Wärmephase erreichte ihren Höhepunkt 1955 und dauerte exakt 30 Jahre bis 1960. Die Oszillation änderte auch in den folgenden rund 30 Jahren bis 1994 nichts an ihrer Charakteristik. So war die Periode von 1961-1994 geprägt durch sehr kaltes Oberflächenwasser. Im Anschluss folgte der Wechsel in die jüngste Warmzeit des Nordatlantiks. Ob die aktuelle Kälteinsel im Nordatlantik das Ende dieser Wärmephase bedeutet, werden erst die nächsten Monate oder sogar Jahre zeigen. Die aktuelle Warmphase dauerte bis heute erst gut 20 Jahre und wäre somit deutlich kürzer als ihre Vorgänger. Denkbar wäre deshalb auch, dass sich der Nordatlantik in den nächsten Monaten wieder aufwärmt und die Warmphase noch rund 10 Jahre fortsetzt. Ist dies nicht der Fall, würde die nächste Kaltphase unerwartet früh einsetzen und möglicherweise für die nächsten 20 bis 30 Jahre andauern. Was würde dieses Szenario für das Wetter und Klima in Mitteleuropa bedeuten?

Abkühlung in Mitteleuropa?

Die Auswirkungen einer Kälteinsel und anschliessender Kältephase im Nordatlantik sind nicht einfach abzuschätzen. Eine generelle Abkühlung in Europa zu prophezeien ist Humbug. Bereits diesen Sommer war die Kälteinsel über dem Nordatlantik präsent und gleichzeitig erlebte Mitteleuropa einen Hitzesommer. Die Vergangenheit zeigt ein noch komplizierteres Bild. Legt man die Temperaturkurve von Zürich (grüne Linie in der Grafik) über die Temperaturkurve des Nordatlantiks (blaue Linie) zeigen sich durchaus ähnliche Muster mit wärmeren und kälteren Phasen auch in Zürich. Jedoch hat sich die Temperatur in Zürich über die gesamte Periode seit 1870 deutlich erwärmt, währenddem der Atlantik der globalen Erwärmung in dieser Region trotzt. Die Abfolge von kälteren und wärmeren Phasen in Zürich (einmal abgesehen vom langjährigen Temperaturanstieg) und im Nordatlantik findet aber nicht simultan statt. Vielmehr hat die Temperaturreihe einen Vorsprung von rund 5-10 Jahren. Zuerst hat sich in der Vergangenheit also Zürich erwärmt und abgekühlt und erst später war das gleiche Signal im Nordatlantik zu beobachten. Dies zeigt, dass der Nordatlantik das Wetter in Mitteleuropa kaum beeinflusst. Es wäre aber natürlich vermessen zu behaupten, dass Zürich das Klima über dem Atlantik beeinflussen würde. Die Gegenüberstellung der beiden Temperaturreihen zeigt vielmehr, dass andere „globale“ Faktoren (CO2-Anstieg oder globale Verdunkelung) die beiden Temperaturkurven beeinflussen und der Atlantik träger und deshalb verzögert auf solche Störungen reagiert. Die Kälteinsel über dem Atlantik stellt also keinen Grund zur Sorge dar. Mit einer Abkühlung in Europa ist deswegen nicht zu rechnen.

Kühlt die Kälteinsel im Nordatlantik auch das europäische Klima ab?

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