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Der Antarktische Zirkumpolarstrom ist die mächtigste Meeresströmung der Erde und die einzige, die den Planeten umrundet. Angetrieben von Westwinden transportiert er zwischen 40 und 60 Grad südlicher Breite 100 bis 150 Millionen Kubikmeter Wasser pro Sekunde um den antarktischen Kontinent und spielt eine zentrale Rolle für das globale Klima. Wissenschaftler gingen lange davon aus, dass er der globalen Klimaerwärmung trotzt und soweit stabil ist. Dank neuer Messungen konnte ein Forscherteam der University of California San Diego und weiteren Instituten jetzt allerdings zeigen, dass sich der Zirkumpolarstrom seit 1993 beschleunigt und schmaler geworden ist. Ihre Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature Climate Change veröffentlicht.
Anders als in früheren Studien konnte das Team um Jia-Rui Shi, Post-Doc am Woods Hole Oceanographic Institution, Massachusetts und Hauptautor der Studie, für seine Untersuchungen auf ein globales Netzwerk von Argo-Messbojen, die seit 2005 auch im Antarktischen Zirkumpolarstrom (engl. Antarctic Circumpolar Current — ACC) treiben, zurückgreifen. Die Daten der Bojen ermöglichten den Forschern erstmals, die Geschwindigkeit der oberen Schicht des Südlichen Ozeans zu ermitteln. Zusätzlich nutzten die Forscher Satellitenmessungen der Höhe der Meeresoberfläche.
Die unabhängige Auswertung beider Datensätze ergab, dass sich der Antarktische Zirkumpolarstrom zwischen 48° und 58°S signifikant beschleunigt, wobei seine Geschwindigkeit am stärksten im pazifischen Sektor und im östlichen indischen Ozean zunahm. In der Drake-Passage zwischen Südamerika und der Antarktischen Halbinsel hat sich die Strömung dagegen kaum verändert.
Obwohl sich die vorherrschenden Westwinde in der Region beschleunigt haben, sind diese Modellberechnungen zufolge nicht für die Zunahme des Geschwindigkeit des Stroms verantwortlich. Laut Jia-Rui Shi ist vielmehr die Erwärmung des Ozeans die Ursache für die in den letzten Jahrzehnten festgestellte erhebliche Beschleunigung der Meeresströmungen. «Diese Beschleunigung des ACC, insbesondere seines Jets, der sich auf die subantarktische Front konzentriert, erleichtert den Austausch von Eigenschaften wie Wärme oder Kohlenstoff zwischen den Ozeanbecken und schafft die Möglichkeit, dass diese Eigenschaften in den subtropischen Regionen unter der Oberfläche zunehmen», so Shi.
Der Zirkumpolarstrom stellt eine Barriere dar zwischen dem kalten Wasser im Süden nahe des antarktischen Kontinents und dem wärmeren subtropischen Wasser im Norden. Dieser wärmere Teil des Südlichen Ozeans hat sich durch den Klimawandel noch weiter erwärmt, was zu einer Verstärkung der Temperaturunterschiede zwischen den Regionen nördlich und südlich des Zirkumpolarstroms führt. Die Autoren sehen in diesem vergrößerten Wärmegradienten die wahrscheinlichste Ursache für die Beschleunigung der Strömung.
«Der ACC wird hauptsächlich vom Wind angetrieben, aber wir zeigen, dass Veränderungen in seiner Geschwindigkeit überraschenderweise hauptsächlich auf Veränderungen im Wärmegradienten zurückzuführen sind», sagt Co-Autorin Lynne Talley, Ozeanografin am Scripps Institution of Oceanography der University of California San Diego.
Die Autoren gehen davon aus, dass die Geschwindigkeit des Antarktischen Zirkumpolarstroms wahrscheinlich weiter zunehmen wird, wenn sich der Südliche Ozean aufgrund des Klimawandels weiter erwärmt. Welche konkreten Folgen für die Meeresökosysteme und das regionale Klima daraus entstehen, ist noch offen.
Julia Hager, PolarJournal
Link zur Studie: Jia-Rui Shi, Lynne D. Talley, Shang-Ping Xie, Qihua Peng, Wei Liu. Ocean warming and accelerating Southern Ocean zonal flow. Nature Climate Change, 2021; DOI: 10.1038/s41558-021-01212-5