Was nach einer wissenschaftlichen Nischendiskussion klingt, betrifft uns alle: Bisherige Modelle könnten den Zusammenbruch der Atlantischen Umwälzungsströmung AMOC deutlich unterschätzt haben. Das geht zumindest aus den Berechnungen eines Forschungsteams der Universität Bordeaux hervor. Demnach könnte sich die Meeresströmung noch in diesem Jahrhundert um die Hälfte gegenüber ihrem vorindustriellen Niveau abschwächen. Die Folgen wären gravierend.
AMOC (Atlantic Meridional Overturning Circulation) ist ein komplexes Strömungssystem. An der Ozeanoberfläche befördert es warme Wassermassen aus dem Golf von Mexiko in den Nordatlantik. In der Tiefe spült es kaltes Wasser gen Süden. Die mitgeführte Wärme an seiner Oberfläche gibt das Strömungssystem zu großen Teilen an die Atmosphäre ab und trägt damit zu dem vergleichsweise milden Klima Nordwesteuropas bei: im Sommer wie im Winter.
Zwar unterliegt AMOC auch natürlichen Schwankungen. Jedoch, darin sind sich Fachleute weitestgehend einig, bringt besonders der menschengemachte Klimawandel den Motor ins Stottern. Entscheidend sind zwei Faktoren: die Erwärmung des Ozeanwassers sowie eine verstärkte Süßwasserzufuhr durch Regen und Eis. Beide Faktoren erschweren es warmen Wassermassen, in die Tiefe zu sinken. AMOC, das projizieren etliche Studien, wird schwächer. Die Frage ist, wie schnell und wie heftig.
Die Ergebnisse bisheriger Modellierung streuen stark. Im Mittel ergeben sie jedoch eine Abschwächung von knapp einem Drittel noch in diesem Jahrhundert – vorausgesetzt, die meisten Staaten halten ihre derzeitigen Klimaschutzbestrebungen bei. Das Forschungsteam um den Umweltwissenschaftler Valentin Portmann versuchte nun, die Modellrechnungen zu präzisieren, verglich dafür ältere Studienergebnisse mit tatsächlich gemessenen Salz- und Temperaturverteilungen des Atlantiks. Besonders zwei Faktoren waren bislang fehlerhaft in manche Modellierungen eingeflossen: die Oberflächentemperatur des Nordatlantiks und der Salzgehalt im Südatlantik. So schreiben es Portmann und sein Team in ihrer jüngst im Fachmagazin "Science Advances" erschienenen Studie.
Kollabiert AMOC vollständig?
Die Forschenden korrigierten beide Größen, identifizierten jene Studien, die bisherige Veränderungen verlässlicher vorausgesagt hatten. Nicht um etwa ein Drittel, so das Fazit ihrer Analyse, sondern um etwa die Hälfte wird sich AMOC bis zum Jahr 2100 abschwächen. Das warme Wasser der Tropen würde demnach langsamer gen Norden transportiert, gäbe dort weniger Wärme an die Atmosphäre ab. Besonders die Winter in Nordeuropa und Nordamerika würden kälter, die Stürme harscher. Außerdem, so deutet Portmann die Ergebnisse, sei AMOC damit näher als gedacht an einem gefährlichen Kipppunkt.
Wie gravierend die Folgen eines solchen vollständigen Kollaps wären, haben zuletzt Forschende des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung untersucht. Das Team um Erstautorin Da Nian modellierte das Worst-Case-Szenario für unterschiedliche Kohlendioxidkonzentrationen in der Atmosphäre und führte der Atlantikoberfläche dann Süßwasser zu. Sogar mit heutigen Werten wäre ein Kollaps der Umwälzströmung demnach wohl unwiderruflich. "Höhere CO₂-Konzentrationen verändern die AMOC-Stabilität grundlegend und treiben das System in einen bistabilen Zustand, in dem die AMOC über Hunderte von Jahren schwächer werden und dann dauerhaft zusammenbrechen könnte", sagt Nian. "Ist Umwälzströmung einmal zum Erliegen gekommen, sehen wir, dass sie sich langfristig nicht wieder erholt."
Mehr noch: Eine Kettenreaktion könnte ausgelöst werden, könnte sich bis in den Südlichen Pazifik erstrecken und dort eine Wärmeströmung auslösen. Tiefenwasser, bislang größtenteils unter einer Schicht aus süßerem Oberflächenwasser eingeschlossen, gelangte an die Oberfläche. Setzte dort in abgestorbenem Plankton gebundenen Kohlenstoff frei, heizte den Klimawandel weiter an: global um 0,2 Grad Celsius, so ein Fazit der jüngst im Fachmagazin "Communications Earth & Environment" erschienene Studie.
"Der Ozean war bislang unser größter Verbündeter", sagt Mitautor Johan Rockström. "Er hat ein Viertel der vom Menschen verursachten CO₂-Emissionen aufgenommen. Ein Zusammenbruch der AMOC könnte den Südlichen Ozean von einer CO₂-Senke in eine CO₂-Quelle verwandeln." Diesen und weitere Zusammenhänge erforschte vor einiger Zeit auch eine Expedition ins Weddellmeer. GEO hatte das Forschungsteam begleitet und berichtete ausführlich.
Die regionalen Temperaturunterschiede wären laut der Potsdamer Studie sogar noch weitaus ausgeprägter. In einem Szenario bei CO₂-Konzentrationen von 450 ppm (der heutige Wert liegt bei rund 430 ppm) stiegen die Temperaturen demnach aufgrund des AMOC-Zusammenbruchs in der Antarktis um sechs Grad Celsius. In der Arktis hingegen würden sie um sieben Grad Celsius sinken – mit entsprechenden Folgen für Nordamerika und Nordeuropa.
