Der Atlantik gerät aus dem Takt. Bereits heute weisen zahlreiche Studien darauf hin, dass sich die Atlantische Meridionale Umwälzströmung, kurz AMOC, bis zum Ende des Jahrhunderts deutlich abschwächen könnte.

Die AMOC ist ein riesiges System von Meeresströmungen im Atlantik, das warmes Wasser nach Norden und kaltes Wasser nach Süden transportiert und zu dem auch der Golfstrom gehört. Dass dieses Strömungssystem in den vergangenen 1.600 Jahren schwächer wurde, ist in der Forschung bereits weitestgehend Konsens.

 

Für die künftige Entwicklung der Atlantikströmung kommen Studien jedoch noch zu unterschiedlichen Ergebnissen. Während pessimistische Studien prognostizieren, dass sich die Strömung um etwa zwei Drittel verlangsamen wird – auch dann, wenn die CO2-Emissionen schrittweise auf netto null reduziert werden –, sehen die optimistischsten von ihnen bis 2100 keine weitere Verlangsamung voraus. Ein Grund für diese große Bandbreite sind die unterschiedlichen Klimamodelle, auf denen die jeweiligen Berechnungen beruhen.

Nun hat eine neue Studie im Fachjournal Science Advances das zuverlässigste der Modelle identifiziert. Dieses sagt voraus, dass die AMOC bis 2100 sich nicht nur um 42 bis 58 Prozent verlangsamen wird, sondern sogar mit hoher Wahrscheinlichkeit zusammenbricht.

Was die Atlantikströmung betrifft, sind die pessimistischen Voraussagen scheinbar auch die realistischsten.

Dürre, Überschwemmungen und sibirische Kälte in Westeuropa

Die möglichen Folgen eines solchen AMOC-Zusammenbruchs wären katastrophal. Unter anderem könnte der Meeresspiegel um bis zu einen Meter ansteigen, wodurch die Wohnorte von Millionen Menschen unter Meeresspiegelniveau fallen würden. Zudem könnten sich die Regenzonen der Tropen verschieben, was wiederum die Nahrungsmittelversorgung beeinträchtigen würde.

In Europa könnte im Winter sibirische Kälte herrschen, im Sommer Hitze und Dürren. Unser mildes Kontinentalklima verdankt sich bekanntlich dem Golfstrom als Teil der AMOC. Die Meeresströmung befördert warmes Wasser aus dem Süden in den Nordatlantik und somit in die Nähe Europas. Dieses mildert die Luft über dem Ozean ab und bringt feuchte Wärme nach Europa.

Dabei transportiert das gigantische maritime Förderband warme, salzige Wassermassen aus den tropischen Ozeanregionen in Richtung Nordeuropa. Da auf dem Weg ein Teil des Meerwassers verdunstet und im Norden zudem ein Teil gefriert, haben die nordischen AMOC-Gewässer zudem einen höheren Salzgehalt als in tropischen Regionen. Die kälteren, salzigeren und dadurch schwereren Wassermassen sinken schließlich in die Tiefen des Ozeans ab. Kilometerweit unter der Meeresoberfläche strömen sie zurück in die tropischen Regionen.

Zwischen Grönland und Skandinavien sinken die abgekühlten Wassermassen des Nordatlantikstroms wieder in die Tiefe. (Bild: Steve Allen/​Shutterstock)

Doch infolge der globalen Erwärmung bildet sich in der Arktis immer weniger Meereis und der Grönland-Eisschild schmilzt, was die lokale Menge an Süßwasser erhöht und den Salzgehalt im Meer senkt. Das Meerwasser aus den oberen Schichten sinkt deshalb weniger gut ab und kann sich weniger mit tieferem Wasser vermischen. So bremst der Klimawandel die AMOC langsam ab.

Diesen Wirkmechanismus haben Forscher:innen des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) in einer weiteren Studie zur Atlantikströmung untersucht, indem sie bei unterschiedlichen atmosphärischen CO2-Konzentrationen ein stabiles Erdklima simulierten und dabei der Atlantikoberfläche nach und nach Süßwasser zuführten.

Sie stellten fest, dass sich eine kollabierte AMOC bei CO2-Konzentrationen von 280 ppm in der Atmosphäre langfristig vollständig erholen würde, sobald der Zufluss von Süßwasser endet – ein Wert, der deutlich unter dem heutigen Niveau von rund 430 ppm liegt.

Bei CO2-Konzentrationen von 350 ppm oder höher bleibt die Strömung – sobald sie einmal zusammengebrochen ist – im "Aus"-Zustand.

Studien-Leitautorin Da Nian vom PIK erläuterte: "Höhere CO2-Konzentrationen verändern die AMOC-Stabilität grundlegend und treiben das System in einen bistabilen Zustand, in dem die AMOC über Hunderte von Jahren schwächer werden und dann dauerhaft zusammenbrechen könnte. Ist sie einmal zum Erliegen gekommen, sehen wir, dass sie sich langfristig nicht wieder erholt."

Werden die Meere zur CO2-Quelle?

Und es könnte sogar noch schlimmer kommen. Denn die Studie ergab zudem, dass durch einen solchen Kollaps der Atlantikströmung über Hunderte von Jahren erhebliche Mengen von im Ozean gespeichertem CO2 in die Atmosphäre freigesetzt werden könnten.

"Denn ein Kollaps der AMOC könnte eine Tiefenkonvektion im Südpolarmeer auslösen, welche kohlenstoffreiche Tiefenwässer an die Oberfläche bringt und den CO2-Gehalt der Atmosphäre erhöht", so Klimaforscherin Da Nian. Dadurch könnte der Ozean rund 640 Milliarden Tonnen CO2 in der Nähe der Antarktis freisetzen.

"Ein Zusammenbruch der AMOC könnte den Südlichen Ozean von einer CO2-Senke in eine CO2-Quelle verwandeln", merkte PIK-Direktor und Mitautor Johan Rockström an. Diese Menge an CO2 würde dann die globale Erwärmung weiter anheizen: Laut der Studie würde dies zu einer zusätzlichen Erwärmung um rund 0,2 bis 0,3 Grad Celsius führen.

Auch die langfristigen Folgen einer solchen Eskalation wären der Studie zufolge extrem. Denn die regionalen Temperaturänderungen könnten die Veränderung der globalen Durchschnittstemperatur weit übersteigen. So würde sich die Arktis um sieben Grad abkühlen und große Teile Kanadas, Skandinaviens und Russlands gefrieren lassen. Gleichzeitig würde sich die Antarktis um sechs Grad erwärmen.

Ein solcher Temperaturanstieg könnte nicht nur die ohnehin kritische Stabilität des Westantarktischen Eisschilds weiter gefährden, sondern auch den deutlich größeren Eisschild der Ostantarktis destabilisieren. In der Folge wäre langfristig ein globaler Meeresspiegelanstieg um viele Meter bis hin zu mehreren Dutzend Metern möglich.

"Der Ozean war bislang unser größter Verbündeter, er hat ein Viertel der vom Menschen verursachten CO2-Emissionen aufgenommen", betonte Klimaforscher Rockström. Nun könnte er zur CO2-Quelle werden.

 

Da Nian weist allerdings darauf hin, dass die Studie lediglich die langfristige Gleichgewichtsreaktion nach einem Kollaps untersucht. Wie die kurzfristigen Folgen in der realen Welt aussehen würden, bleibt laut der Erdsystemforscherin ungewiss.

Doch noch ist Zeit zum Handeln, wie die Forschenden hervorheben. "Je mehr CO2 sich zum Zeitpunkt des Zusammenbruchs in unserer Atmosphäre befindet, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit einer zusätzlichen Erwärmung", so Rockström. "Das heißt: Je mehr Emissionen wir heute ausstoßen, desto größer wird das Risiko für stärkere Klimafolgen in der Zukunft." 

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