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Wenn Studien mit neuen Erkenntnissen im Zusammenhang mit der globalen Erwärmung veröffentlicht werden, dann vermitteln diese meist, dass die Veränderungen schneller kommen oder die Auswirkungen verheerender werden könnten als bisher gedacht. Doch jetzt gibt es eine vorsichtig positive US-amerikanische Arbeit von zwei Wissenschaftlern, die andeutet, dass der Süßwassereintrag von Grönlands schmelzender Eiskappe möglicherweise doch nicht eine so große Rolle für die Zirkulation im Atlantischen Ozean spielt wie bisher angenommen.
Die beiden Wissenschaftler Feng He vom Center for Climatic Research an der University of Wisconsin-Madison, Hauptautor der Studie, und der Paläoklimatologe Peter Clark von der Oregon State University sind nach ihren neuesten Berechnungen zu der Auffassung gekommen, dass die meisten Simulationen unseres zukünftigen Klimas möglicherweise zu empfindlich sind gegenüber der Eisschmelze in der Arktis als Ursache für abrupte Veränderungen in der Ozeanzirkulation.
Derzeit nehmen Klimawissenschaftler im Allgemeinen an, dass die Atlantische Meridionale Umwälzzirkulation (engl. AMOC — Atlantic Meridional Overturning Circulation) einen der größten Kipppunkte beim Klimawandel darstellt. Diese Strömung im Atlantik arbeitet wie ein Förderband, das warmes Oberflächenwasser aus den Tropen — bekannt als der Golfstrom — nach Norden und kühleres, schwereres Tiefenwasser nach Süden transportiert.
«Man hat uns beigebracht, uns die AMOC wie ein Förderband vorzustellen — sogar in der Mittel- und Oberstufe wird das so gelehrt —, das stillsteht, wenn Süßwasser aus der Eisschmelze einströmt», so Feng He.
Nach dem derzeitigen Verständnis könnte diese Zirkulation schwächer werden, wenn große Mengen Süßwasser in die Tiefenwasserbildungszonen, beispielsweise südlich von Grönland, eingetragen werden. Dort wird nämlich das Oberflächenwasser soweit abgekühlt, dass dessen Dichte zunimmt und es somit schwerer wird und in die Tiefe absinkt. Mehr Süßwasser verringert jedoch die Dichte des Oberflächenwassers, was das Absinken verringern und somit die ganze Zirkulation beeinflussen würde.
In ihrer aktuellen Studie, die in der Fachzeitschrift Nature Climate Change veröffentlicht wurde, revidieren He und Clark auf der Grundlage früherer Arbeiten ihr Verständnis der Beziehung zwischen AMOC und Süßwasser aus schmelzendem arktischen Eis.
Die atlantische Zirkulation ist in der Vergangenheit vor etwa 14.700 Jahren zum Ende der letzten Eiszeit bereits ins Stocken geraten, als ein abrupter und starker globaler Temperaturanstieg, die sogenannte Bølling-Allerød-Erwärmung, einsetzte. He konnte dieses Ereignis im Jahr 2009 während seines Studiums erfolgreich reproduzieren. «Das war ein Erfolg, denn wir konnten die abrupte Erwärmung vor etwa 14.700 Jahren reproduzieren, die in den Paläoklimaaufzeichnungen zu sehen ist», sagt He jetzt. «Aber unsere Genauigkeit hielt nicht über diese abrupte Veränderung hinaus an.»
Nach dieser abrupten Erwärmung sanken die globalen Temperaturen zunächst wieder bevor sie wieder anstiegen und in den letzten 10.000 Jahren neue Maxima erreichten. Laut He konnte sein Klimamodell von 2009 da nicht mithalten. Die simulierte Erwärmung in den nördlichen Regionen der Erde stimmte nicht mit dem Temperaturanstieg überein, der in geologischen Klimaarchiven, wie z. B. Eisbohrkernen, nachgewiesen wurde.
In ihrer aktuellen Studie beschreiben He und Clark eine neue Modellsimulation, die der Wärme der letzten 10.000 Jahre entspricht. Dabei haben sie den vermeintlichen Auslöser, der die AMOC verlangsamt oder zum Stillstand bringt — den Süßwassereintrag —, weggelassen.
«Das Problem liegt in den geologischen Klimadaten», sagt He. Die zeigen nach dem endgültigen Abschmelzen der Eisschilde in Nordamerika und Europa zwar große Mengen an Süßwasser, doch die AMOC veränderte sich kaum, weshalb He die Annahme einer Süßwasserflut aus seinem Modell strich.
«Ohne das Süßwasser, das die AMOC im Modell verlangsamt, erhalten wir eine Simulation mit einer viel besseren, dauerhaften Übereinstimmung mit den Temperaturdaten aus den Klimaaufzeichnungen», sagt er. «Das wichtige Ergebnis ist, dass die AMOC weniger empfindlich auf Süßwassereinflüsse zu reagieren scheint, als lange Zeit angenommen wurde, sowohl nach den Daten als auch nach dem Modell.»
Für Klimamodelle, die bewerten, wie die AMOC auf den zukünftigen Anstieg des Süßwassers durch die Eisschmelze reagieren wird, ist dies von entscheidender Bedeutung. «Das ist in vielen Modellen eingebaut», erklärt He. «Die künftige globale Erwärmung aufgrund des steigenden Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre lässt das Meereis schmelzen, und man nimmt an, dass das Süßwasser aus dem schmelzenden Eis eine Schwächung der AMOC bewirkt.»
Zu den weitreichenden Folgen einer drastischen Abschwächung der AMOC gehören ein rascher Anstieg des Meeresspiegels an der Ostküste Nordamerikas, eine Abkühlung über Europa, die die Landwirtschaft beeinträchtigen könnte, ein ausgetrockneter Amazonas-Regenwald und eine Störung des asiatischen Monsuns. Die neue Modellierungsstudie geht von einer wesentlich geringeren Abnahme der AMOC-Stärke aus, schließt aber einen abrupten Wandel nicht aus.
«Solange dieses Problem nicht gelöst ist, sollten alle simulierten AMOC-Änderungen durch Süßwasserantrieb mit Vorsicht betrachtet werden», so He. «Wir können nicht mit Sicherheit sagen, warum sich die AMOC in der Vergangenheit abgeschaltet hat, aber wir sind sicher, dass sie sich verändert hat. Und sie kann sich wieder ändern.»
Julia Hager, PolarJournal