Schwächelnde AMOC birgt Klimarisiko

Von Frank Steffen

Die Online-Redakteurin Nadja Podbregar von der Internetplattform „Scinexx.de“ stellte unlängst in einem Artikel zum Klimawechsel die Frage: „Kippt der Nordatlantikstrom?“ Die Frage und vor allem die damit verbundenen Gefahren sind nicht neu. Podbregar befasst sich mit der Gefahr, dass die „Fernheizung Europas“ beziehungsweise „einer der bedeutendsten Akteure im irdischen Klimasystem“ zum Stillstand kommt.

In dem Scinexx-Artikel über die Atlantische Meridionale Umwälzströmung (Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC), kommt Podbregar genau wie viele Forscher zu dem Schluss, dass „der Motor dieser Meeresströmung schwächelt: Die ozeanische Umwälzpumpe vor Grönland wird langsamer und könnte sogar ganz stoppen – so die Befürchtung.“ AMOC sei eine der großen Motoren der weltweiten Ozeanzirkulation.

Ozeanströmungen wie die AMOC werden generell durch Dichteunterschiede des Meerwassers angetrieben und so schreibt Podbregar: „Diese von Temperatur- und Salzgehaltsunterschieden getriebene ‚Pumpe‘ treibt die großen Meeresströmungen im Atlantik an und transportiert Wärme in die höheren Breiten. Doch Klimawandel und Schmelzwasser setzen ihr zu“.

Zirkulationssystem wichtig für die Erde

Die „Leibnitz Association“ brachte es bereits im November 2021 auf ihrer Internetseite auf den Punkt: „Die Atlantische Umwälzströmung ist eines der wichtigsten Zirkulationssysteme der Erde und für die milden Temperaturen in Europa von großer Bedeutung. Ihr Zusammenbruch hätte schwerwiegende Folgen.“ Sie stützte sich auf ein Forschungsergebnis des Potsdam-Instituts-für-Klimaforschung.

„AMOC transportiert warme Wassermassen aus den Tropen an der Meeresoberfläche nach Norden und kaltes Wasser am Meeresboden nach Süden, was für die relativ milden Temperaturen in Europa von großer Bedeutung ist. Außerdem beeinflusst sie Wettersysteme weltweit. Ein möglicher Zusammenbruch dieses Meeresströmungssystems könnte daher schwerwiegende Folgen haben“, lautet der Artikel, der sich auf den Bericht von Prof. Dr. Niklas Boers, „Observation-based early-warning signals for a collapse of the Atlantic Meridional Overturning Circulation“, beruft.

Boers vom Potsdam-Institut sowie der Freien Universität Berlin und der Universität Exeter spricht von AMOC als eines der wichtigsten Zirkulationssysteme des Planeten: „Wir wissen bereits aus einigen Computersimulationen und aus Daten der Erdvergangenheit, so genannten Paläoklima-Proxy-Records, dass die AMOC neben dem aktuellen starken Zustand auch einen alternativen, wesentlich schwächeren Zustand einnehmen kann. Diese Bi-Stabilität bedeutet, dass grundsätzlich auch abrupte Übergänge zwischen den beiden Zirkulationsmodi möglich sind."

„Fingerabdrücke“ erlauben Einschätzung

Aus dem Bericht wird deutlich, dass es bisher keine langfristigen Beobachtungsdaten über die Stärke der AMOC gibt, dass sie aber sogenannte Fingerabdrücke in den Temperatur- und Salzgehaltsmustern der Meeresoberfläche des Atlantischen Ozeans hinterlässt. Boers wird genauer zitiert: „Eine detaillierte Analyse dieser Fingerabdrücke in acht unabhängigen Indizes deutet nun darauf hin, dass die Abschwächung der AMOC während des letzten Jahrhunderts in der Tat wahrscheinlich mit einem Stabilitätsverlust verbunden ist."

Boers glaubt, dass diese Ergebnisse die Annahme stützen, dass der „Rückgang der AMOC nicht nur eine Fluktuation oder eine lineare Reaktion auf steigende Temperaturen ist, sondern wahrscheinlich das Herannahen einer kritischen Schwelle bedeutet“. Er befürchtet einen Zusammenbruch des Zirkulationssystems.

Höhere Temperaturen und Schmelzwasser

Laut Podbregar gibt es bereits seit den 1990ern Hinweise darauf, dass vor allem zwei Faktoren die Stabilität dieser Umwälzpumpe gefährden können: steigende Temperaturen im hohen Norden und arktisches Schmelzwasser. Der Grund: „Wird es in der Arktis wärmer, tauen die Gletscher Grönlands und Nordamerikas schneller und es entsteht mehr Schmelzwasser. Dieses Süßwasser strömt ins Meer und legt sich dort wegen seiner geringeren Dichte über das von Süden heranströmende wärmere, salzige Meerwasser.“

Dadurch bilde sich eine stabile Barriere, die die Abkühlung des Oberflächenwassers behindere, wodurch das Wasser nicht mehr absinken kann und somit die AMOC ins Stocken gebracht werden könnte. Bohranalysen aus dem Sedimentboden des Nordatlantiks würden dies Phänomen vor vorigen Eiszeiten bestätigen: „In mehreren warmen Zwischeneiszeiten sank die Pumpleistung der atlantischen Umwälzströmung deutlich und stoppte zwischendurch immer wieder fast komplett.“

Laut einem Artikel von Dr. Killian Loesch auf der Internetplattform utopia.de, gibt es mittlerweile ein gutes Model unter der Leitung des Klimawissenschaftlers, Dr. René M. van Westen, das durch den Einsatz eines Supercomputers zu dem Ergebnis gekommen ist, dass die AMOC kippen kann. „Die AMOC zählt zu den Kippelementen des Klimasystems unserer Erde“, schreibt Loesch, der auch den vollständigen Stillstand befürchtet.

Meereis als zweiter Faktor

Laut dem Scinexx-Bericht gefährdet indessen auch die Ausdehnung des Meereises die Umwälzströmung. Das hätten Prof. Kent Moore von der University of Toronto und seine Kollegen im Jahr 2015 festgestellt. Denn am Rand dieser über dem arktischen Ozean liegenden Eisfläche kühle sich das von Süden heranströmende Oberflächenwasser besonders effektiv ab. „Die Wärmeabgabe ist am Eisrand am größten, weil dort die kalte arktische Luft erstmals auf das wärmere Oberflächenwasser trifft“, erklärten Moore und sein Team.

Der Klimawandel lasse allerdings dies wichtige arktische Meereis schwinden, die nach dem Polarsommer verbliebene Meereisfläche werde immer kleiner und selbst im Winter regeneriere sich „dieser schwimmende Eispanzer“ nur noch unvollständig, wie Satellitendaten und Messungen vor Ort belegen. Das habe Folgen für das sensible Gleichgewicht der Umwälzpumpe: Seit 1979 hat sich der Wärmeaustausch zwischen Meer und Atmosphäre im Nordpolarmeer um rund 20 Prozent verringert. Als Folge kühlt sich das warme Meerwasser nicht mehr so stark ab und sinkt langsamer in die Tiefe – die Umwälzpumpe schwächelt.

Warnungen seit Jahren

In dem Artikel „An der Eiszeit vorbeischlittern“, von Michael Odenwald im Focus-Magazin, ging dieser bereits am 13. November 2013 auf die drängenden Maßnahmen ein, die absolut notwendig seien, wenn man eine Eiszeit infolge des Klimawandels verhindern wolle: „Tatsächlich sind, wie neuere Klimaprognosen zeigen, Maßnahmen gegen den Treibhauseffekt unverzichtbar. ‚Sonst‘, meint der Geochemiker Wallace Broecker von der amerikanischen Columbia-Universität, ‚droht durch die globale Erwärmung eine weitere Eiszeit‘.“

Laut dem Bericht stützt sich die paradoxe Befürchtung auf die Klimageschichte der Erde. Wiederholt habe es zwischen Warm- und Eiszeiten Wechsel gegeben, die sich innerhalb von fünf bis 20 Jahren vollzogen hätten: „Während der vergangenen 100 000 Jahre gab es häufig drastische Klimastürze von bis zu 14 Grad Celsius.“ Ursache der Klimasprünge sind nach Meinung der Forscher Veränderungen der globalen Meeresströmungen, besonders von Golf- und Nordatlantikstrom.

Wenn die „ozeanische Fernheizung“ Europas ausfiele, würde es in Nordeuropa drastisch kälter. Wenn das Absinken kalten, salzreichen Tiefenwassers durch verstärkte Niederschläge oder zugenommenen Gletscher-Schmelzwassers unterbliebe und das Meerwasser in den Konvektionsgebieten verdünnt würde, ist der obengenannte schnelle Wandel möglich.

Weitreichende Folgen

Odenwald schrieb 2013: „Gegen Ende der letzten Eiszeit vor 13 000 Jahren kippte die Erdachse in Richtung Sonne. Die Arktis erwärmte sich, schließlich brachte Schmelzwasser die Zirkulation im Atlantik zum Erliegen. Ähnlich könnte der Treibhauseffekt das Förderband stoppen.“ Er zitierte, Stefan Rahmstorf, Professor für Physik der Ozeane an der Universität Potsdam und Ozeanograf am Potsdam-Institut-für-Klima: „‚Unsere Simulation zeigt, dass sich der Nordatlantikstrom in den nächsten 50 Jahren um 20 bis 50 Prozent abschwächen könnte.“

Seit 8 000 Jahren sei der Nordatlantikstrom gegen Störungen erstaunlich stabil, doch mit der Abschwächung werde er anfälliger. Laut Rahmstorf kann „im Extremfall das Auftreten einer Süßwasserblase die Zirkulation ganz unterbinden. Dies führt zur Abkühlung von drei, später sogar sechs Grad, was regional einer Eiszeit gleichkommt“.

Auch Utopia.de bezieht sich auf Rahmstorf, der im Deutschlandfunk-Interview die Folgen schilderte. Demnach könnte sich das Klima insbesondere in Nordwesteuropa stark abkühlen. Diese Abkühlung würde das Klima in Europa und das Klimasystem weltweit fundamental verändern. Das Meer könne im Winter bis auf die Höhe Südenglands zufrieren. Rundherum würde es dabei durch den anthropogenen Klimawandel nach wie vor immer wärmer. Der ständig größer werdende Temperaturunterschied sei geradezu ein Garant für die Entstehung von Extremwetterereignissen. Die herkömmliche Landwirtschaft sei undenkbar.

„Auch in anderen Teilen der Welt würde sich einiges verändern: Der Meeresspiegel vor Amerika könnte deutlich steigen, tropische Niederschlagsgürtel könnten sich verschieben. Dürren und Überschwemmungen wären die Folge.“

Von Frank Steffen