Von Frank J. Jochem
Die Tiefenwasserbildung ist allerdings kein konstantes Phänomen, sie unterliegt starken jährlichen Schwankungen, wie Ozeanografen bereits seit den siebziger Jahren wissen. Während im Winter 1976 geschätzte 10000 Kubikkilometer Wasser durch thermohaline Zirkulation in die Tiefe gelangten, fanden die Forscher so gut wie keine Tiefenwasserbildung im Winter 1978. Die seither zusammengetragenen Beobachtungen deuten darauf, dass nur in sechs von zehn Jahren große Mengen Wasser von der Oberfläche in die Tiefe sinken.
In Jahren geringer Tiefenwasserbildung fanden die Forscher größere Mengen arktischen Packeises nach Süden vertrieben - ein Umstand, der das Absinken von Oberflächenwasser in zweierlei Weise behindert: Zum einen ergeben Eis und Schnee eine sehr effektive Wärmeisolation, weshalb die Inuit auch ihre Iglus daraus bauen. Eine größere Packeisdecke in der Grönlandsee verhindert also, dass Oberflächenwasser ausreichend abkühlt, um in die Tiefe sinken zu können. Zusätzlich kommt es im Sommer zur Eisschmelze, wodurch große Mengen an Schmelzwasser freigesetzt werden.
Die Schmelze hat einen niedrigen Salzgehalt und ergo eine geringe Dichte, was dazu führt, dass sich leichtes Schmelzwasser über das salzigere, schwere Wasser legt, das der Norwegenstrom in die Grönlandsee führte. Wie Eis und Schnee isoliert auch diese Schicht das darunter liegende salzige Wasser von der kalten Polarluft. Die Folge: Es kühlt nicht ab und erreicht nicht die notwendige Dichte, um in tiefere Wasserschichten abzusinken.
Diese die thermohaline Zirkulation behindernden Faktoren erzeugen bei Ozeanografen und Klimaforschern gleichermaßen große Besorgnis, sollte die globale Erwärmung der Atmosphäre fortschreiten. Denn eine globale Erwärmung würde zu einem vermehrten Abschmelzen der Grönlandgletscher führen. Das Schmelzwasser der Gletscher würde in die Grönlandsee fließen, sich dort auf die Meeresoberfläche legen und die zur Tiefen- wasserbildung nötige Abkühlung des salzreichen Oberflächenwassers verzögern oder im Extremfall gar verhindern.
Sinkt weniger salzreiches Oberflächenwasser in die Tiefe der Grönlandsee, vermindert sich der Sogeffekt auf den Nordatlantischen Strom, und weniger salzreiches Wasser aus den Subtropen würde nach Nordeuropa geführt. Nicht nur würde die verminderte Zufuhr des salzigen subtropischen Wassers die Tiefenwasserbildung weiter verringern, weil sich der Salzgehalt in der Grönlandsee weiter verdünnen würde. Ein verminderter Nordatlantischer Strom hätte auch gravierende Auswirkungen auf das westeuropäische Klima. Denn weniger salziges Wasser durch den Nordatlantischen Strom bedeutet auch weniger Wärmezufuhr aus den Subtropen. So paradox es klingt: Eine starke globale Erwärmung würde zu einer deutlichen Abkühlung des westeuropäischen Klimas führen.
Reale Option oder Bangemachen der Umweltschützer, das bleibt je nach politischer Veranlagung weiterhin umstritten. Denn messen ließe sich dieser Effekt erst dann, wenn es ohnehin zu spät ist. Wissenschaftler verlassen sich im Allgemeinen lieber auf handfeste Daten als auf Diskussionen, aber starke natürliche Schwankungen zwischen einzelnen Jahren machen es ihnen auch nicht leichter, der Öffentlichkeit und den Entscheidungsträgern eindeutige Trends und Vorhersagen zu geben.
So zeigen die Beobachtungen der Ozeanografen seit Mitte der siebziger Jahre einen ansteigenden Transport von Packeis und Schmelzwasser vom Arktischen Ozean in die Grönlandsee, der mit vermindertem Absinken von Oberflächenwasser verbunden ist. Allerdings, das zeigen ältere Daten, gab es eine Phase verringerten Salzgehalts in der Grönlandsee bereits zwischen 1967 und 1971, während der Salzgehalt zwischen 1971 und 1976 wieder stark anstieg.
Forscher wie Igor Polyakov vom Internationalen Arktis-Forschungszentrum der Universität von Alaska in Fairbanks halten diese Salzgehaltsverände- rungen für einen natürlichen Arktiszyklus, auch wenn die Folgen einer globalen Erwärmung - Abschmelzen der Grönlandgletscher, vermehrte Schmelzwasser- zufuhr in die Grönlandsee, verdünnter Salzgehalt und abnehmende Tiefenwasserbildung - bei den meisten Wissenschaftlern unumstritten ist. Nur eindeutig und unwiderruflich an Daten zeigen lässt es sich nicht - noch nicht.
Und da sich nicht in die Zukunft messen lässt, versuchen Ozeanografen die Folgen von klimatischen Veränderungen durch Modelle zu erleuchten, die Meeres- und atmosphärische Strömungen verknüpfen. Eines der interessanten Modellergebnisse ist das Bestehen zweier möglicher Gleichgewichte in den Meeresströmungen. Das eine Gleichgewicht spiegelt die heutigen Verhältnisse mit tiefer thermohaliner Zirkulation wider. Das zweite mögliche Gleichgewicht, so die Modelle, beinhaltet jedoch keine nordatlantische Tiefenwasserbildung und zeigt einen Nordatlantik mit deutlich kälterem, aber salzärmerem Oberflächenwasser, gerade so, wie es das Szenario globaler Erwärmung vorhersagt.
Sollte ein solcher Gleichgewichtszustand ohne nordatlantische Tiefenwasserbildung möglich sein, so sollten sich hierfür Indizien in der Erdgeschichte finden lassen. Denn bereits lange vor der menschlichen Industrialisierung und erhöhten Treibhausgasen sah dieser Planet tief greifende Wechsel zwischen Kalt- und Warmzeiten.
Ein ausgezeichnetes Archiv der Erd- und Klimageschichte sind die Sedimente der Tiefsee. In ihnen sind die Überreste, etwa Panzer und Schalen, von Lebewesen, die unterschiedliche Wassertemperaturen bevorzugen, sowie von chemischen Stoffen erhalten, fein geschichtet als Zeitreihe von Millionen von Jahren. Und in der Tat zeigen Tiefseesedimente aus dem Gebiet des die Antarktis umlaufenden Zirkumpolarstroms deutliche Unterschiede in der Isotopenzusammensetzung von Kohlenstoffpartikeln zwischen Warm- und Eiszeiten, die sich durch Veränderungen des Eintrags nordatlantischen Tiefenwassers, das in der Tiefsee von der Grönlandsee bis weit in den Südatlantik strömt, erklären lassen.
Diese Ergebnisse deuten darauf, dass die Tiefenwasserbildung in der Grönlandsee während der letzten Eiszeit in der Tat deutlich verringert war, so wie es das zweite Gleichgewicht in den Modellen der Ozeanografen vorhersagt. Ein Nordatlantik ohne Tiefenwasserbildung und thermohaline Zirkulation erscheint also durchaus als reale und in der Erdgeschichte bereits erprobte Option.
Ein völliges Versiegen der Tiefenwasserbildung durch Abschmelzen der Grönlandgletscher und ein kompletter Ab- riss des Nordatlantischen Stroms durch globale Erwärmung sagt derweil kein Ozeanograf voraus. Aber schon eine geringe Verdünnung des Salzgehalts in der Grönlandsee kann die thermohaline Zirkulation vermindern. Und relativ kleine, für Landmenschen so unscheinbar erscheinende Veränderungen können tief greifende Veränderungen im Wasserfluss des Nordatlantischen Stroms verursachen, mit weit reichenden Auswirkungen auf das europäische Klima.
Weniger Salz im Nordatlantik, das bedeutet letztendlich ein kälteres Klima in Europa. Doch diese Sorge bedrückt wohl die Menschen nur wenig, die am Strand von Key West am Salzrand ihrer Margarita nippen - dort, wo das Salz für die Grönlandsee seine lange Reise antritt.
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