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Darstellung des Golfstroms, der westlich der Britischen Inseln als Nordatlantikstrom fortgesetzt wird(Abbildung: RedAndr [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons) Der Golfstrom ist die populäre Bezeichnung für eine bekannte Meeresströmung, die Teil eines viel größeren Strömungssystems ist. Genauer müsste es atlantische Umwälzzirkulation AMOC (Atlantic Meridional Overturning Circulation) heißen. In größerer Dimension betrachtet fließt die Strömung bzw. mehrere Strömungen von Südafrika zum Golf von Mexiko, entlang der nordamerikanischen Küste, dann Richtung Europa bis nach Grönland, dem Europäischen Nordmeer und der Barentsee. Laut Angaben unter (12) befördert der Golfstrom pro Sekunde (!) ca. 30 Millionen m3 Wasser mit einer Geschwindigkeit von 1,8 m/s am Floridastrom am Anfang der Strömung und steigert sich auf bis zu 150 Mio m3 auf Höhe des 55. Breitengrades. Das ist ungefähr bei Irland.

Hinweis: Diese Informationssammlung wird laufend aktualisiert. Sie kann und wird zu keinem Zeitpunkt vollständig sein. Sie basiert auf Wissenschaftsmeldungen, öffentlichen Datensammlungen, Zeitungsmeldungen, Stellungnahmen, Reportagen oder auch Interviews.

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Der Golfstrom hat großen Einfluss auf das Ökosystem des Atlantiks. Die Tierwelt lebt von dem Plankton aus der Strömung und "frisst sich in der Nahrungskette nach oben". Mit seiner hohen transportierten Wärmeenergieleistung hat der Strom Einfluss auf die Druckgebiete in Europa.

Als Gefahr wird das Abschmelzen der Polkappen und der Eisdecke von Grönland gesehen. Schmelzen große Eismassen verdünnt das Süßwasser das Salzwasser des Nordatlantik und verändert seine Dichte. Der hohe Salzgehalt ist aber wichtig, damit das sich bei Grönland abkühlende Wasser des Golfstromes nach unten sinkt und am Meeresboden abfließt. Durch die "Verdünnung" mit Süßwasser verlangsamt sich die Zirkulation, weil das Süßwasser leichter ist als Salzwasser. Verlangsamt sich die Zirkulation oder bricht sie zusammen, stoppt der Wärmetransport durch den Golfstrom. Von der Störung des Ökosystems mal ganz abgesehen.

Darstellung des Golfstroms, der westlich der Britischen Inseln als Nordatlantikstrom fortgesetzt wird

Darstellung des Golfstroms, der westlich der Britischen Inseln als Nordatlantikstrom fortgesetzt wird. (Abbildung: RedAndr [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons)

Für eine gewisse Zeit galt ein Schreckensszenario wie in dem Film "The day after tomorrow" vom Tisch. In dem Hollywoodfilm bricht der Golfstrom zusammen und stürzt die Nordhalbkugel innerhalb von einer Woche in eine Eiszeit. Dem widersprach ein Forscher, der zum Beispiel das Klima in Europa majoritär durch Luftströmungen aus Südwesten und Nordosten sowie die im Ozean gespeicherte Wärme aus dem Sommer beeinflusst sah. (13) Anschließend gab es jedoch wieder Warnungen, der Golfstrom würde zusammenbrechen können. Harry Bryden vom National Oceaonography Centre in Southampton und Kollegen hatten Daten von fünf Schiffsexpeditionen zwischen 1957 und 2004 ausgewartet und eine Abnahme der Strömung gefunden. (14) Dann begannen Forscher südlich der Kanarischen Inseln und östlich der Bahamas mit Bojen von Anfang 2004 bis Anfang 2005 Messreihen aufzuzeichnen. Die Messreihen hatten allerdings eine riesige Schwankungsbreite von 4.0 to 34.9 Mio m3. Eher verwirrende Ergebnisse. (15)

Schließlich veröffentlichte Josh Willis vom Jet Propulsion Laboratory der Nasa 2010 eine Studie, wonach sich der Golfstrom seit 1993 eher noch verstärkt hat. Hierfür konnte er Satellitendaten und Bojenmessungen auswerten. Er hatte von allen die bisher längsten Datenreihen. Die Bojen lieferten Messdaten von 2002 bis 2009 und Satellitendaten gab es ab 1993. Das klang eher nach Entwarnung.

In den Folgejahren änderte sich das Bild wieder. Mehrere Untersuchungen gaben eher Anlass zur Sorge.

2015 untersuchten G.W.K. Moore und Kollegen die Wärme-Konvektion zwischen Wasser und Luft in der Grönlandsee und der Islandsee. Sie fanden heraus, dass sich der Wärmeaustausch seit 1979 statistisch um ca. 20% verringert hat. Bei einer weiteren Verringerung könnte in der Grönlandsee ein Punkt erreicht werden, an dem der Austausch nicht mehr so weit in die Tiefe reicht und die Belüftung der Gewässer verringert wird. In der isländischen See könnte eine weitere Verringerung dazu führen, dass nicht mehr so viel salzhaltiges Wasser nach unten strömt (Ich hoffe, ich habe meine Übersetzung richtig interpretiert.) (16)

Anfang 2017 veröffentlichte Wei Liu eine Studie über eine "übersehene Gefahr". Er betrachtete in seiner Studie den Salzgehalt vom Wasser und das auch im Südatlantik. Der Salzgehalt ändert sich nicht nur auf der Nordhalbkugel sondern auch auf der Südhalbkugel. Bei Kapstadt beginnt nämlich die Meeresströmung und fließt dann oberflächlich zum Golf von Mexiko und weiter noch Norden und dann am Meeresboden wieder zurück. Die bisherigen Klimamodelle waren von einem sich selbst stabilisierenden System des Salzgehaltes des Stroms ausgegangen, wenn südlich salzarmes Wasser in die Strömung gelangt. Nun hatten aber Messungen gezeigt, dass der Golfstrom im Südatlantik eher salthaltiges Wasser bezieht. Eine einfache Prognoserechnung mit einem modifizierten Klimamodell führte zum Zusammenbrechen des Golfstromes nach ca. 300 Jahren. (17)

Eine Untersuchung von Giovanni Sgubin und Kollegen folgte im Februar 2017. Sie bewerteten das Risiko einer plötzlichen Abkühlungen des Nordatlantik in 40 Klimamodellen. Im Gegensatz zu einem langfristigen Erwärmungstrend in den meisten Modellen, tritt bei 17,5% der Modelle eine schnelle Abkühlung ein. Diese Abkühlung steht in Verbindung mit dem Zusammenbrechen der lokalen Tiefsee-Konvektion. Die Modelle haben unterschiedliche Fähigkeiten, die heutigen Konvektionen in den verschiedenen Wasserschichten des Nordatlantik zu reproduzieren. In 5 der 11 besten Modelle tritt der Zusammenbruch der Konvektion auf. (18)

Im Juli 2017 erschienen die Forschungsergebnisse von Florian Sévellec und Kollegen. Sie beschäftigten sich mit dem Einfluss des Süßwassers vom abtauenden arktischen Meereis und der Oberflächenwärme auf die Ozeanzirkulation. Sie verwendeten Klimamodelle, um den Einfluss auf den Golfstrom (Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC)) zu simulieren. Es zeigt sich, dass in 10-Jahres-Zeiträumen Strömungsanomalien im subpolaren Nordatlantik den größten Einfluss auf die AMOC haben. Bei Zeiträumen über 20 Jahren haben Strömungsanomalien in der Arktis größeren Einfluss. Der Golfstrom wird durch das Süßwasser langsamer und der Wärmetransport Richtung Nordpol wird dadurch abgeschwächt. (19)

D. A. Smeed und Kollegen berichteten im Januar 2018 in Geophysical Research Letters von einer reduzierten Wasserumwälzung im Nordatlantik. Sie werteten dafür Messdaten des Rapid Climate Change programme (RAPID) mit über 400 Messbojen bei 26,5 Grad nördlicher Breite aus. Auch sie zeigen eine Abschwächung des Stromes ab 2008 im Vergleich zum Zeitraum 2004-2008. Weiterhin wurde eine Nordverschiebung und Verbreiterung des Golfstromes bemerkt sowie veränderte Wärmemustern und Meeresoberflächentemperaturen. Ebenso haben sich die Wärmeaustauschmuster zwischen Ozean und Atmosphäre im Nordatlantik geändert. (20)

Marilena Oltmanns und Kollegen veröffentlichten im März 2018 in Nature Climate Change Anzeichen für ein wachsendes Risiko, dass die Ozean-Konvektion durch warme Nordatlantik Sommer zusammenbrechen könnte. Die Eisschmelze im Sommer und die Wetterereignisse im Winter stellen eine Unsicherheit für die zukünftige Konvektion dar. Daher untersuchten die Wissenschaftler, wie die Sommerbedingungen zu einer Veränderung der Konvektion beitragen. Sie stellten fest, dass warme Sommer mit erhöhter Meeresoberflächentemperaturen, Süßwasserkonzentrationen und Eischmelze anschließend im Winter zu geringeren Wärmeverlusten und Umwälzungen führten. Dadurch blieb das Süßwasser länger an der Oberfläche und verzögerte die Konvektion in tiefere Schichten. Wird der mögliche Zeitraum für den Abtransport des Süßwassers immer kürzer, kommt man an einen Kipppunkt, wo die Menge an Süßwasser aus einem Sommer im nächsten immer noch vorhanden ist und sich dann mit dessen Süßwasser akkumuliert. In der untersuchten Irmingersee zwischen Grönland und Island folgen auf warme Sommer immer besonders kurze Konvektionsperioden. Die Wissenschaftler schätzten, dass nach dem Rekordsommer 2010 im Winter 2010–2011 ca. 40% des Oberflächen-Süßwassers erhalten blieben. (21)

Schließlich kam im April 2018 eine Studie von L. Caesar und Kollegen heraus. Sie haben die Fließgeschwindigkeit seit Mitte des 20. Jh bis 2018 untersucht. Die Studie ergab, dass die Strömungsgeschwindigkeit um ca. 3 ± 1 Millionen m3 zurückgegangen ist. Das sind ca. 15 %. (22)

Ebenfalls im April 2018 wurde der Forschungsbericht von David R. J. Thornalley und Kollegen veröffentlicht. Sie haben die Strömung in der Labrador-See und dem Golfstrom in den letzten 150 Jahren betrachtet. Die Wissenschaftler untersuchten Bohrkerne vom Meeresgrund. Die Ablagerungen in den Kernen reichten 1.600 Jahre zurück. Aus Kalkschalen in 50 bis 200 Metern Tiefe kann man Rückschlüsse auf Temperaturen in den letzten Jahrhunderten ziehen. Weitere Daten stammen aus 1700 und 2000 Metern Tiefe, in der die Korngröße der Sedimente ermittelt wurde. Am Meeresboden fließt der Wasserstrom zurück. Schnelle Fließgeschwindigkeiten sorgen dafür, dass leichte kleine Setimente fortgespült werden. Sprich: Große Körnung -> schneller Strom, kleine Körnung -> langsamer Strom. Die Forscher kamen zum Schluss, dass in früheren Jahrhunderten die Strömung nie so schwach war wie jetzt. (23)

Was passiert wenn der Golfstrom langsamer wird?

Eine verlangsamte Strömung transportiert weniger Wärmeenergie Richtung Nordatlantik. Demzufolge wird auch weniger Wärmeenergie an die Atmosphäre abgegeben. Der Norden bleibt im Sommer kälter als normal. Das wirkt sich auf die Luftdruckgebiete aus. Sie begünstigen, dass aus Süden warme bzw. heiße Luft nach Norden auf das Festland strömen kann.

Reindert J. Haarsmav und Kollegen schauten sich 2015 an, inwiefern der verlangsamte Golfstrom (AMOC -> Atlantic meridional overturning circulation) Einfluss hat auf das Kontinentalklima Europas. Sie verwendeten dazu moderne Klimamodelle und Beobachtungen. Sie fanden heraus, dass ein durch die globale Erwärmung vorhergesagter höherer Luftdruck über den britischen Inseln in Zusammenhang steht mit der Abschwächung des Golfstromes und dem dadurch abnehmenden Wärmetransport in den Nordatlantik. Die von den verschiedenen Modellen unterschiedlich errechnete Schwächung des AMOC führte jedoch zu einer breiten Spanne der berechneten Luftströmungen. Dadurch sind auch die Vorhersagen für den Wärmetransport durch den Ozean und den Europäischen Klimawandel sehr unterschiedlich. Daher ist für eine bessere Vorhersage eine realistischere Simulation der Ozeanprozesse erforderlich. (24)

Ein britisches Team um L. C. Jackson fanden 2015 durch Klimamodellberechnungen heraus, dass die Abschwächung des AMOC die atmosphärische Zirkulation stärker beeinflusst. Die Niederschläge nehmen in Nordeuropa zu und in Südeuropa ab. Winterstürme und -niederschläge nehmen zu. Im Winter führen stärkere Westwinde zu einem wärmenden maritimen Effekt, während im Sommer schwächere Westwinde zu geringerem kühlenden maritimen Effekt führen. Das Kontinentalklima kann sich abkühlen, wenn sich diese Windverhältnisse ändern. Ein kühleres Klima und veränderte Winde führen in dem Modell zu weniger Wasser in den Flüssen und weniger Vegetationswachstum, sprich: man hätte hier einen Einfluss auf die Landwirtschaft. (25)

Monica Ionita und Kollegen haben die Europäische Dürre von 2015 untersucht. Die aufeinanderfolgenden Hitzewellen waren alle mit stabilen Großwetterlagen verbunden. Über Europa herrschte ein starkes Hochdruckgebiet, westlich über dem Nordatlantik gab es ein Tiefdruckgebiet und noch westlicher über Grönland und Kanada wieder ein Hochdruckgebiet. Dadurch bildete sich eine so genannte Ω-Wetterlage (Omega-Wetterlage). Diese Wetterlage wurde lange Zeit nicht verschoben. Normalerweise würde ein starker Jetstream zu einer Verlagerung führen. Stehende Druckgebiete können dann zu wochenlanger Dürre aber auch wochenlangem Regen mit Überschwemmungen und Erdrutschen führen. Die Wissenschaftler stellten auch fest, dass hohe Oberflächentemperaturen im Mittelmeer in den letzten 66 Jahren in Zusammenhang mit Dürren in Europa standen. (41)

Ω-Wetterlage (Omega-Wetterlage)
Ω-Wetterlage (Omega-Wetterlage) im August 2015 (Monica Ionita und Kollegen (41), CC BY 3.0)

Ein Wissenschaftlerteam um Aurélie Duchez hat 2016 untersucht, ob es einen Zusammenhang zwischen dem Wetterextrem von 2015 mit außergewöhnlich kalten Nordatlantiktemperaturen und einer Sommerhitzewelle gab. Sie haben sich die Oberflächenwärmeabgabe, den Wärmegehalt des Atlantik und die durch Wind verursachte Aufwärtsbewegung angeschaut. Die Forscher stellten einen starken Wärmeverlust des Ozeans durch veränderte Luftströmungen schon in den beiden Wintern vorher fest. Die Atlantik-Temperaturanomalie stand auch in Verbindung mit einer stationären Position des Jetstreams in 2018, wodurch hohe Temperaturen auf dem Festland begünstigt wurden. (26)

 

Quellen:

(12) Joanna Gyory, Arthur J. Mariano, Edward H. Ryan. "The Gulf Stream." Ocean Surface Currents.

(13) R. Saeger, D. S. Battisti, J. Yin, N. Gordon, N. Naiki, A. C. Clement und M. A. Can. "Is the Gulf Stream responsible for Europe’s mild winters?". Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, Vol. 128 October 2002 Part B No. 586, pp. 2563–2586, DOI: 10.1256/qj.01.1

(14) Harry L. Bryden, Hannah R. Longworth & Stuart A. Cunningham, "Slowing of the Atlantic meridional overturning circulation at 25° N", Nature, Bd. 438, S. 655, 01.12.2005, DOI: 10.1038/nature04385

(15) Stuart A. Cunningham, Torsten Kanzow, Darren Rayner, Molly O. Baringer, William E. Johns, Jochem Marotzke, Hannah R. Longworth, Elizabeth M. Grant, Joël J.-M. Hirschi, Lisa M. Beal, Christopher S. Meinen, Harry L. Bryden, "Temporal Variability of the Atlantic Meridional Overturning Circulation at 26.5°N", Science 17 Aug 2007, Vol. 317, Issue 5840, pp. 935-938, DOI: 10.1126/science.1141304

(16) G. W. K. Moore, K. Våge, R. S. Pickart & I. A. Renfrew, "Decreasing intensity of open-ocean convection in the Greenland and Iceland seas", Nature Climate Change volume 5, pages 877–882 (2015), DOI: 10.1038/nclimate2688

(17) Wei Liu, Shang-Ping Xie, Zhengyu Liu und Jiang Zhu, "Overlooked possibility of a collapsed Atlantic Meridional Overturning Circulation in warming climate", Science Advances 04 Jan 2017: Vol. 3, no. 1, e1601666, DOI: 10.1126/sciadv.1601666

(18) Giovanni Sgubin, Didier Swingedouw, Sybren Drijfhout, Yannick Mary & Amine Bennabi, "Abrupt cooling over the North Atlantic in modern climate models", Nature Communications volume 8, Article number: 14375 (2017), DOI: 10.1038/ncomms14375

(19) Florian Sévellec, Alexey V. Fedorov & Wei Liu, "Arctic sea-ice decline weakens the Atlantic Meridional Overturning Circulation", Nature Climate Change volume 7, pages 604–610 (2017), DOI: 10.1038/nclimate3353

(20) D. A. Smeed, S. A. Josey, C. Beaulieu, W. E. Johns, B. I. Moat, E. Frajka‐Williams, D. Rayner, C. S. Meinen, M. O. Baringer, H. L. Bryden, G. D. McCarthy, "The North Atlantic Ocean Is in a State of Reduced Overturning", Geophysical Research Letters, 29 January 2018, DOI: 10.1002/2017GL076350

(21) Marilena Oltmanns, Johannes Karstensen und Jürgen Fischer, "Increased risk of a shutdown of ocean convection posed by warm North Atlantic summers", Nature Climate Change 8, 300–304 (2018), DOI: 10.1038/s41558-018-0105-1

(22) L. Caesar, S. Rahmstorf, A. Robinson, G. Feulner, V. Saba. "Observed fingerprint of a weakening Atlantic Ocean overturning circulation" Nature, Band 556, S. 191–196 (2018), DOI: 10.1038/s41586-018-0006-5

(23) David J. R. Thornalley, Delia W. Oppo, Pablo Ortega, Jon I. Robson, Chris M. Brierley, Renee Davis, Ian R. Hall, Paola Moffa-Sanchez, Neil L. Rose, Peter T. Spooner, Igor Yashayaev & Lloyd D. Keigwin, "Anomalously weak Labrador Sea convection and Atlantic overturning during the past 150 years", Nature, Band 556, 2018, S. 227–230, 11.04.2018, DOI: 10.1038/s41586-018-0007-4

(24) Reindert J Haarsma, Frank M Selten und Sybren S Drijfhout, "Decelerating Atlantic meridional overturning circulation main cause of future west European summer atmospheric circulation changes", Environmental Research Letters, Volume 10, Number 9, 8 September 2015, DOI: 10.1088/1748-9326/10/9/094007

(25) L. C. JacksonEmail authorR. KahanaT. GrahamM. A. RingerT. WoollingsJ. V. MeckingR. A. Wood, "Global and European climate impacts of a slowdown of the AMOC in a high resolution GCM", Clim Dyn, 45, 11 March 2015: 3299. DOI: 10.1007/s00382-015-2540-2

(26) Aurélie Duchez, Eleanor Frajka-Williams, Simon A Josey, Dafydd G Evans, Jeremy P Grist, Robert Marsh, Gerard D McCarthy, Bablu Sinha, David I Berry und Joël J-M Hirschi, "Drivers of exceptionally cold North Atlantic Ocean temperatures and their link to the 2015 European heat wave", Environmental Research Letters, 11 074004, 5 July 2016, DOI: 10.1088/1748-9326/11/7/074004

(41) Monica Ionita, Lena M. Tallaksen, Daniel G. Kingston, James H. Stagge, Gregor Laaha, Henny A. J. Van Lanen, Patrick Scholz, Silvia M. Chelcea und Klaus Haslinger, "The European 2015 drought from a climatological perspective", Hydrol. Earth Syst. Sci., 21, 1397-1419, 2017, DOI: 10.5194/hess-21-1397-2017


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