Folge der Erderwärmung Forscher berichten über Verschiebung riesiger Meeresströmungen

Wie beeinflusst der Klimawandel die großen Meeresströmungen der Erde? Forschende in Deutschland und China wollen Belege für eine Verschiebung mit weitreichenden Folgen gefunden haben. Einige Kollegen sind allerdings skeptisch.
Turbulente Meere: Schwierig für Forscher ist, zwischen natürlicher Variabilität und den Folgen des Klimawandels zu unterscheiden

Turbulente Meere: Schwierig für Forscher ist, zwischen natürlicher Variabilität und den Folgen des Klimawandels zu unterscheiden

Foto: Frank Rödel/ AWI

Sie drehen sich wie die Räder eines riesigen Uhrwerks. Acht große Meeresströmungen gibt es in den Weltmeeren: drei im Atlantik, drei im Pazifik und je eine im Indischen und im Südozean. Angetrieben werden sie vom Wind.

Forschende in Deutschland und China wollen jetzt Belege dafür gefunden haben, dass sich die Ozeanwirbel in den vergangenen Jahrzehnten deutlich in Richtung der Pole bewegt haben. Sie gehen außerdem davon aus, dass der Trend lange Zeit anhalten wird. Als Grund der Verschiebung geben sie die menschengemachten Treibhausgasemissionen und die daraus resultierende Erderwärmung an. Allerdings sind nicht alle Fachkollegen restlos von der Analyse überzeugt.

Ihre Erkenntnisse über die Auswertung von Satellitendaten hat das Team um Gerrit Lohmann und Hu Yang vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) in Bremerhaven im Fachmagazin "Geophysical Research Letters"  veröffentlicht. Zum genauen Verlauf der Ozeanströmungen gab es bisher nur punktuelle Messungen. "Es ist schwierig, diese Daten über einen langen Zeitraum zu sammeln", erklärt Forscher Yang im Gespräch mit dem SPIEGEL.

Schematische Darstellung der windgetriebenen Ozeanzirkulation - und von deren angeblicher Verschiebung

Schematische Darstellung der windgetriebenen Ozeanzirkulation - und von deren angeblicher Verschiebung

Foto: Hu Yang/ AWI

Auch Satellitenmessungen spezifisch zu den Ozeanwirbeln existieren nicht, also behalfen sich Yang und Kollegen mit anderen Datensätzen, aus denen sie den Verlauf der Strömungen rekonstruierten: Konkret werteten sie Angaben zur Meeresoberflächentemperatur aus den Jahren 1982 bis 2018 und der Meereshöhe zwischen 1992 und 2018 aus.

Dabei machten sie sich zunutze, dass der Meeresspiegel im Zentrum eines subtropischen Ozeanwirbels deutlich höher liegt als in der Umgebung, bei subpolaren Wirbeln und dem Antarktischen Zirkumpolarstrom ist es dagegen genau umgekehrt.

Dass sich die Meeresströmungen außerdem über ihre Temperatur verraten, ist bekannt: So fließt am westlichen Rand des Wirbels im Atlantik der warme Golfstrom aus den Tropen in die mittleren und höheren Breiten. Am östlichen Rand bringt der Kanarenstrom dagegen kaltes und nährstoffreiches Wasser aus der Tiefe an die Oberfläche. All das lässt sich aus dem All gut erkennen. Die Datensätze zu Temperaturen und Meereshöhe hätten beinahe zu gut zusammengepasst, so Yang.

Bei der Auswertung konnte das Team aus seiner Sicht zeigen, dass sich sowohl auf der Nord- als auch auf der Südhalbkugel der Erde die Grenzen der Ozeanwirbel und ihrer wichtigen Randströme um 800 Meter pro Jahr in Richtung der Pole verschieben. Das sei allerdings ein Durchschnittswert. Auf der Südhalbkugel sei der Effekt auch eher in den Daten erkennbar als auf der Nordhalbkugel. Insgesamt spiele die natürliche Variabilität bei den Ozeanströmungen eine große Rolle.

Der Ozeanograf Markus Jochum vom Niels Bohr Institut der Universität Kopenhagen bewertet die Arbeit auch aus diesem Grund eher kritisch. "In vielen Teilen des Ozeans ist die natürliche Variabilität einfach zu groß, um jetzt schon Trends auf regionalen Skalen feststellen zu können", sagt er im Gespräch mit dem SPIEGEL. Die Analyse der Kollegen sei bei einigen der Strömungssysteme überzeugender als bei anderen. "In dem für das europäische Klima so wichtigen Nordatlantik scheint der Trend robust zu sein."

Yang und Kollegen zeigen sich überzeugt von ihren Ergebnissen. Und angenommen, sie lägen damit richtig: Wären 800 Meter pro Jahr eigentlich viel? So belegen etwa Auswertungen von Sedimentkernen, dass der Agulhasstrom im Indischen Ozean während der letzten Eiszeit vor rund 20.000 Jahren sieben Breitengrade dichter am Äquator lag  als heute. Das sind rund 800 Kilometer, also 1000 Mal so viel. Doch Forscher Yang sagt, die langfristige Perspektive sei wichtig: "Das ist ein Trend, der einige Zeit anhalten wird."

Verantwortlich für die mächtige Verschiebung in den Meeren ist nach Ansicht der Wissenschaftler die vom Menschen verursachte Erderwärmung. Das wollen sie mit Berechnungen eines neuen AWI-Klimamodells belegen. Das Team hatte seine Simulationen mit CO2-Daten des Jahres 1850 begonnen. Dann steigerten sie kontinuierlich über 150 Jahre den Kohlendioxidgehalt ihrer simulierten Atmosphäre, bis dieser den doppelten Ausgangswert erreicht hatte. Das ist allerdings ein höherer Anstieg als in der Realität. Als vorindustrieller Wert werden 280 ppm - also 280 Moleküle Kohlendioxid pro einer Million Luftmoleküle - angesehen, aktuell sind es etwa 410 ppm .

Erderwärmung als "maßgeblicher Motor"

Zum Vergleich sahen sie sich ein Szenario an, bei dem die CO2-Werte konstant blieben. In beiden Fällen analysierten sie die Veränderungen der Ozeanströmungen. Die Erderwärmung sei "ein maßgeblicher Motor dieser Strömungsverlagerung", so Co-Autor Gerrit Lohmann vom AWI. "Selbst wenn wir die CO2-Emissionen genau jetzt stoppen würden, die Verlagerung der Strömungssysteme in Richtung der Pole wird sich fortsetzen", ergänzt sein Kollege Yang.

Die Forscher warnen, dass der von ihnen postulierte Trend weitreichende Folgen für Mensch und Umwelt haben werde. So würden sich an den westlichen Rändern der großen Meeresströme - also etwa im Bereich des Golfstroms - die Pfade der Winterstürme und des Jetstreams langfristig verschieben. An den östlichen Rändern wiederum drohten wichtige Ökosysteme im Meer Schaden zu nehmen, weil sich die Lebensbedingungen für viele Arten zu schnell änderten. Außerdem dehnten sich nährstoffarme Meeresregionen aus, wodurch die Produktivität der Weltmeere insgesamt abnehme.

Zudem, so die Forscher, sorge die Verlagerung der Meeresströmungen in bestimmten Bereichen der Erde für überdurchschnittlich steigende Meeresspiegel. Dieser Trend sei etwa an der Nordostküste Nordamerikas bereits gut zu erkennen. Dort spielt allerdings auch ein Absinken der lokalen Landmassen  eine wichtige Rolle.

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