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Die Tiefsee des antarktischen Weddellmeeres hat sich in den zurückliegenden drei Jahrzehnten fünfmal schneller erwärmt als alle Ozeane in Tiefen von mehr als 2000 Metern. Zu diesem Forschungsergebnis kommen Ozeanographen des AWI. In der Studie werten sie eine für das Weddellmeer einzigartige ozeanographische Langzeitdatenreihe aus und zeigen, dass die Erwärmung der polaren Tiefsee vor allem auf Wind- und Strömungsveränderungen über und im Südpolarmeer zurückzuführen ist. Die Wissenschaftler warnen zudem, dass die Erwärmung des Weddellmeeres die dort stattfindende Umwälzbewegung gigantischer Wassermassen langfristig abschwächen könnte – mit weitreichenden Folgen für die globale Meereszirkulation.
Die Weltmeere haben in den zurückliegenden Jahrzehnten mehr als 90 Prozent der durch Treibhausgasemissionen in der Atmosphäre festgehaltenen Wärme aufgenommen und den Anstieg der globalen Lufttemperatur somit wirkungsvoll gebremst. Das Südpolarmeer hat dabei rund dreiviertel dieser Wärme aufgenommen, obwohl es nur 15 Prozent der gesamten Meeresfläche ausmacht. Um diese Wärme messen zu können, verwenden Forscher sogenannte CTD-Sonden, die Leitfähigkeit, Temperatur und Tiefe messen und damit die Wärmemengen, die in die Tiefsee gelangen, berechnen.
Was mit der Wärme in der Tiefsee des Südpolarmeeres geschieht, war mangels ausreichend langer Messreihen bislang weitestgehend unbekannt. AWI-Ozeanographen führen solche Temperatur- und Salzgehaltsmessungen seit nunmehr 30 Jahren auf Expeditionen des deutschen Forschungseisbrechers Polarstern in das antarktische Weddellmeer durch – immer an denselben Positionen, immer von der Meeresoberfläche bis zum Meeresgrund, immer mit sehr hoher Messgenauigkeit. Auf diese Weise ist eine für den Südatlantik und das Weddellmeer einzigartige Langzeitdatenreihe entstanden, die es den Forschern nun ermöglichte, die Erwärmung des Weddellmeeres bis ins Detail nachzuverfolgen und mögliche Ursachen zu identifizieren.
Die Auswertung der Daten zeigte der Forschungsgruppe unter Dr. Volker Strass vom AWI, dass sich das Weddellmeer flächendeckend um 0.0021 – 0.0024°C pro Jahr in einer Tiefe von unter 700 Metern erwärmt hat. Diese Werte erscheinen im ersten Moment winzig klein. „Weil der Ozean im Vergleich zur Atmosphäre jedoch eine tausendfach grössere Wärmekapazität besitzt, bedeuten sie eine riesige Wärmeaufnahme. Berechnet man aus dem Temperaturanstieg die Erwärmungsrate in Watt pro Quadratmeter, lässt sich erkennen, dass das Weddellmeer in den zurückliegenden 30 Jahren in Tiefen von mehr als 2000 Metern fünfmal mehr Wärme aufgenommen hat als der Weltozean im Durchschnitt“, erklärt Volker Strass. Zum Vergleich: Das Weddellmeer ist rund zehnmal grösser als die Nordsee und zwischen 500 – 5’000 Meter tief (Nordsee: Durchschnittlich 94 Meter).
Diese Wärmemengen werden dann über die Tiefenströmungen in andere Ozeane transportiert. Denn das Weddellmeer gilt als wichtiger Antriebsmotor der Meeresströmungen und eine Veränderung der Bedingungen dort hätte massive Auswirkungen in anderen Teilen der Welt. Durch die Erwärmung der Tiefsee des Weddellmeeres könnte dieser an Kraft verlieren, denn wärmeres Wasser besitzt eine geringere Dichte. Es ist demzufolge leichter und schichtet sich unter Umständen höher in der Wassersäule ein. «Unsere Messdaten zeigen bereits eine temperaturbedingte Dichteabnahme der tieferliegenden Wassermassen im Weddellmeer. Am grössten ist diese Veränderung beim Antarktischen Bodenwasser», sagt Ko-Autor und AWI-Ozeanograph Gerd Rohardt. Ob das Bodenwasser auch in Zukunft seine Funktion als Tiefenstrom der globalen Zirkulation erfüllen wird, hängt vor allem davon ab, wie sich die Dichte der darüber liegenden Wassermassen verändern wird.
Als Ursache für den verstärkten Wärmeeintrag in die Tiefsee des Weddellmeeres identifizierten die Forscher eine Verlagerung der Wind- und Strömungssysteme über dem Südpolarmeer. „Die Westwindzone und damit auch der Antarktische Zirkumpolarstrom haben sich in den zurückliegenden drei Jahrzehnten nicht nur um ein bis zwei Breitengrade Richtung Süden verschoben; beide sind auch stärker geworden. Dadurch hat sich der Durchmesser des Strömungswirbels im Weddellmeer verengt und die Fließgeschwindigkeit der Wassermassen hat zugenommen. Beides führt dazu, dass mittlerweile mehr Wärme aus dem Zirkumpolarstrom in das Weddellmeer eingetragen wird als noch zu Beginn unserer Messungen“, erläutert Prof. Dr. Torsten Kanzow, Leiter des AWI-Fachbereiches Klimawissenschaften und ebenfalls Ko-Autor der Studie. Sollte die Erwärmung des Weddellmeeres weiter voranschreiten, hätte das nicht nur weitreichende Folgen für die großen Schelfeise, die an der Südküste des Weddellmeeres weit auf das Meer hinausreichen, und damit langfristig für den Meeresspiegelanstieg, sondern auch für das Förderband der Meereszirkulation insgesamt.
Pressemitteilung Alfred-Wegener-Institut / Dr. Michael Wenger, PolarJournal
Link zur Studie: Strass et al (2020) J Climate, E-Pub 10.1175/JCLI-D-20-0271.1.