Die meisten Simulationen der Zukunft unseres Klimas sind möglicherweise zu empfindlich hinsichtlich der arktischen Eisschmelze als Ursache für abrupte Veränderungen in der Ozeanzirkulation, so neue Forschungsergebnisse von Wissenschaftlern der Universität Wisconsin-Madison.
Klimawissenschaftler zählen die atlantische meridionale Umwälzzirkulation (Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC) zu den größten Kipppunkten auf dem Weg zu einer planetarischen Klimakatastrophe. Die Atlantikströmung wirkt wie ein Förderband, das warmes tropisches Oberflächenwasser nach Norden und kühleres, schwereres Tiefenwasser nach Süden transportiert.
“Man hat uns beigebracht, uns die Strömung wie ein Förderband vorzustellen – sogar in der Mittel- und Oberstufe wird das so gelehrt -, das stillsteht, wenn Süßwasser aus der Eisschmelze einströmt”, sagt Feng He, ein Wissenschaftler am UW-Madison Center for Climatic Research.
Auf der Grundlage früherer Arbeiten revidieren die Forscher laut He jedoch ihr Verständnis der Beziehung zwischen AMOC und Süßwasser aus schmelzendem Polareis.
In der Vergangenheit ging eine ins Stocken geratene AMOC mit abrupten Klimaereignissen wie der Bølling-Allerød-Erwärmung einher, einem 14.500 Jahre alten, starken globalen Temperaturanstieg. Mit einem Klimamodell, das er 2009 während seines Studiums an der UW-Madison erstellt hat, konnte er dieses Ereignis 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”.
Während sich die Temperaturen auf der Erde nach dieser abrupten Erwärmung abkühlten, bevor sie wieder anstiegen und in den letzten 10.000 Jahren neue Höchstwerte erreichten, konnte das Modell von 2009 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 einer Studie, die diese Woche in der Zeitschrift Nature Climate Change veröffentlicht wurde, beschreiben er und der Paläoklimatologe Peter Clark von der Oregon State University eine neue Modellsimulation, die mit der Erwärmung der letzten 10.000 Jahre übereinstimmt. Und sie schafften es, indem sie den Auslöser, von dem die meisten Wissenschaftler glauben, dass er die AMOC abwürgt oder zum Stillstand bringt, ausschalteten.
Die Erwärmung der Erdoberfläche lässt das Meereis im Arktischen Ozean und das Grönlandeis schmelzen, wodurch Süßwasser in den Ozean gelangt. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass der Süßwasserzufluss die Dichteunterschiede im Nordatlantik unterbricht, die dafür sorgen, dass das nach Norden strömende Wasser der AMOC absinkt und nach Süden zurückkehrt.
“Das Problem”, so He, “liegt in den geologischen Klimadaten”.
Obwohl die Klimaaufzeichnungen eine Fülle von Süßwasser zeigen, das aus dem endgültigen Abschmelzen der Eisschilde über Nordamerika und Europa stammt, hat sich die AMOC kaum verändert. Daher strich er die Annahme einer Süßwasserflut aus seinem Modell.
“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.
Dies ist besonders wichtig für Klimamodelle, die bewerten, wie die AMOC auf den zukünftigen Anstieg des Süßwassers durch die Eisschmelze reagieren wird.
“Das ist in vielen Modellen eingebaut”, sagt er. “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 die AMOC schwächt.”
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.”
Datum: April 8, 2022
Quelle: Universität von Wisconsin-Madison
Journal Reference:
- Feng He, Peter U. Clark. Freshwater forcing of the Atlantic Meridional Overturning Circulation revisited. Nature Climate Change, 2022; DOI: 10.1038/s41558-022-01328-2