3. Das globale Förderband und die globale Erwärmung (2/2)

Können ansteigende Temperaturen das Förderband verlangsamen?

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Northward heat transport across different sections of the Atlantic is strongest at about 26 North where total transport is about 3 PW.  This reduces to 0.3 PW as the conveyor flows into the Nordic Seas.
Wärmetransport nach Norden im Atlantik gemessen in PW (1015 Watts).
Wärmetransport nach Norden im Atlantik gemessen in PW (1015 Watts).

In seinem vierten Bericht über den Klimawandel berichtete der Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen (Intergovernmental Panel on Climate Change IPCC): Die meisten Klimamodelle zeigen, dass ansteigende globale Temperaturen zu einer Verlangsamung des Förderbands führen könnten. Um dies zu verstehen, müssen wir uns die besondere Rolle des Atlantik näher anschauen.

Warum der Atlantik so besonders ist

Der Atlantik ist der einzige Ozean, der Wärme über den Äquator nach Norden transportiert. Nur hier kann das warme, salzige Wasser aus den Tropen sehr weit nach Norden reichen, weiter als in jedem anderen Ozean. Während es langsam abkühlt und in die Tiefe sinkt, treibt es die nördliche Schleife des globalen Förderbands auf der Nordhalbkugel an.

Im Pazifik gibt es keine Bereiche, in denen salziges subtropisches Wasser so weit nach Norden fließt oder so kalt werden kann, dass es absinkt. Verlangsamt sich die Entstehung von Tiefenwasser im Nordatlantik oder sollte sie sogar zu einem Stillstand kommen, würde das gesamte Förderband stehen bleiben.

Wie könnte sich das Absinken verlangsamen?

Es gibt zwei mögliche Ursachen für ein langsameres Absinken des Wassers im Nordatlantik:

  • das zunehmende Schmelzen der Eisdecke auf Grönland, und
  • die zunehmenden Niederschlagsmengen in den mittleren und höheren Breitengraden.
  1. Wie könnten diese Bedingungen die Entstehung von Tiefenwasser im Nordatlantik beeinflussen?
  2. Welche Auswirkungen auf das Klima in Nordwesteuropa könnten eintreten?
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Was passiert bei einem totalen Stillstand?

Um zu verstehen, wie ein verlangsamtes Förderband zum Klimawandel führen kann, haben Forscher zahlreiche Computer-Experimente durchgeführt. In den Simulationen wurde die THC (Thermohaline Zirkulation) ausgeschaltet und große Mengen Sußwasser in den Nordatlantik zugeführt. Ein solches Experiment wurde mit HadCM 3, dem Klimamodell des UK Met-Office, durchgeführt.

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Temperaturunterschiede in der Luft - zwischen vorindustrieller Ära und dem Jahr 2050 - bei globaler Erwäärmung und ausgeschalteter THC
Temperaturunterschiede der Luft zwischen der vorindustriellen Ära und dem Jahr 2050 bei globaler Erwäärmung. Das ausgewählte Szenario ist "business as usual". Das Fördeband wurde durch übermßige Zufuhr von Süßwasser komplett ausgeschaltet.
Quelle: Vellinga and Wood, MetOffice Hadley Centre
Temperaturunterschiede in der Luft zwischen der vorindustriellen Ära und dem Jahr 2050 bei globaler Erwärmung.
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Veränderungen im Niederschlgsmuster (Regen und Schnee) bei verlangsamten Förderband
Veränderungen im Niederschlagsmuster bei absolutem Stillstand des Atlantik.
Veränderungen im Niederschlagsmuster bei absolutem Stillstand des Atlantik.

Kurze Fragen:

  1. Wie unterscheidet sich der Nordatlantik vom Rest der Welt auf der oberen Karte?
  2. In welchen Regionen wäre in dem Experiment die stärkste Erwärmung zu erwarten?
  3. Auf der unteren Karte, welche Regionen müssen mit weniger Regenfällen rechnen, welche Regionen mit mehr?
  4. Welche Auswirkungen könnte dies auf das Pflanzenwachstum in verschiedenen Regionen haben?
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Vom Schiff aus werden Instrumente ausgesetzt.
Verankerungen werden auf dem RAPID-Array auf 26°N im Atlantik ausgesetzt. Eine Verankerung besteht aus einer langen Kette mit mehreren Instrumenten, die mit Gewichten auf dem Meeresboden fest verankert sind und mit Hilfe von Auftriebskörpern aufrecht im Wasser stehen. Das RAPID-Array umfasst mehrere Verankerungen auf dem Kontinentalhang und in der Tiefsee im westlichen und östlichen Atlantik. Einige Verankerungen befinden sich auch auf beiden Seiten des Mittelatlantischen Rückens. Die längste Verankerung ist fast 5 km lang.
Verankerungen werden auf dem RAPID-Array auf 26°N im Atlantik ausgesetzt.

Auf 26°N das Umkippen des Atlantik messen

Im Hinblick auf die zu erwartenden Konsequenzen wollen wir natürlich wissen, ob eine Verlangsamung bereits begonnen hat. Um dies herauszufinden, haben Forscher eine Reihe von Messinstrumenten auf 26°N ausgesetzt. Die Instrumente messen ununterbrochen die Eigenschaften des Nordatlantik - wie er zunächst in nördliche Richtung an der Oberfläche fließt und in der Tiefe in die südliche Richtung umschlägt. Messdaten werden bereits seit 2004 gewonnen. Aber es ist immer noch viel zu früh für ein eindeutiges Ergebnis.

Mögliche Veränderungen in der Atlantikzirkulation

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Das atlantische Förderband - Warmwasser verläßt den subtropischen Wirbel und fließt nordwärts ins Nordische Meer und in den Labradorsee.
Die gegenwärtige Atlantikzirkulation. Quelle: NERC/RAPID
Die gegenwärtige Atlantikzirkulation.
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Das atlantische Förderband befördert das ganze Warmwasser nach Süden zurück auf die Oberfläche.
Die mögliche Zukunft? Quelle: NERC/RAPID
Die mögliche Zukunft?

An der Oberfläche des subtropischen Wirbels kehrt ein Großteil des warmen tropischen Wassers des Golfstroms in den Süden zurück. Ein Zweig des Golfstroms fließt jedoch weiter nordwestwärts in die hohen Breiten (oben links). Wenn im Nordmeer kein Tiefenwasser mehr entsteht, würde noch mehr Wasser des Golfstroms in den Süden zurückkehren (oben rechts).

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Schmelzwasser fließt in eine Gletschermühle auf Grönland.
Schmelzwasser fließt in eine Gletschermühle auf Grönland. Quelle: Roger Braithwaite.
Schmelzwasser fließt in eine Gletscherspalte auf Grönland.

Die Eisschmelze auf Grönland

Das Schmelzen der Eisdecke auf Grönland führt dem Nordatlantik zusätzlich Süßwasser zu.

Geschieht dies in schnellem Tempo, könnte sich das Förderband verlangsamen. In den gegenwärtigen Klimamodellen wird vermutlich die Schmelzrate zu niedrig angesetzt.

Schmelzwasser, dass in eine Gletscherspalte fließt, könnte auch die Schmelzrate des Eises beschleunigen, weil dadurch das Eis schneller ins Meer abrutscht.

Wie wahrscheinlich ist ein totaler Stillstand?

Die Ergebnisse sind keine Zukunftsprognosen. Sie zeigen nur, welche Auswirkungen ein totaler Stillstand des Förderbands auf die globalen Temperatur- und Niederschlagsmuster haben könnte. Allerdings liefern sie uns wertvolle Erkenntnisse über die möglichen Auswirkungen eines verlangsamten Förderbands auf das globale Klima.

Realistische Simulationen mit diesem und anderen Modellen zeigen keinen totalen Stillstand, sondern eine schrittweise Verlangsamung bei ansteigenden globalen Temperaturen.

Viele Klimaforscher sind sich einig, dass ein totaler Stillstand der THC (Thermohaline Zirkulation) sehr unwahrscheinlich ist. Viel wahrscheinlicher ist, dass das Förderband sich verlangsamen wird. In wie fern und wie schnell dies geschieht, hängt vom Ausmaß der globalen Erwärmung ab.

Das Globale Förderband: Zusammenfassung

  • Das globale Förderband wird so genannt, weil es Wärme von den Tropen in die hohen Breiten transportiert.
  • Das Förderband wird durch das Absinken kalten, schweren Wassers in der Labradorsee und im Nordmeer angetrieben.
  • Im Südlichen Ozean kehrt abgesunkenes Wasser durch Vermischen und Auftrieb des Tiefenwassers zurück an die Oberfläche .
  • Eine globale Erwärmung könnte zu einem "kühleren" Nordatlantik führen. In diesem Fall würde sich das Förderband verlangsamen.