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Erderwärmung könnte deutlich Abkühlung in Europa auslösen
Die Atlantische Umwälzzirkulation transportiert Wärme nach Norden und prägt das Klima Europas. Neue Langzeitberechnungen deuten darauf hin, dass ihr tiefreichender Antrieb schon in den kommenden Jahrzehnten einen Kipppunkt überschreiten könnte. Der eigentliche Zusammenbruch folgt in den Modellen meist erst nach 2100 und ist selbst bei niedrigen Treibhausgasemissionen nicht ausgeschlossen.
Potsdam (Deutschland). Die Atlantische Meridionale Umwälzzirkulation (AMOC) befördert warmes, salzhaltiges Oberflächenwasser in den Nordatlantik und kühleres Tiefenwasser zurück nach Süden. Dieser Austausch ist ein wesentlicher Teil des Wärmetransports, der Nordwesteuropas Klima mitprägt. Wenn die tiefreichende Umwälzung dauerhaft ausfällt, wären weitreichende Veränderungen der Temperaturen und Niederschläge möglich.
Ob und wann das Strömungssystem einen kritischen Kipppunkt überschreiten könnte, ist seit Jahren umstritten. Viele Klimaprojektionen reichen nur bis 2100 und erfassen damit mögliche spätere Folgen einer starken Abschwächung nur begrenzt. Auch frühere Untersuchungen zum AMOC-Kipppunkt kamen zu unterschiedlichen Einschätzungen über den Zeitpunkt eines möglichen Übergangs.
Forscher des Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI) um Prof. Sybren Drijfhout haben nun Klimasimulationen des internationalen Modellvergleichs CMIP6 ausgewertet, die bis 2300 oder sogar 2500 reichen. In allen neun weit fortgesetzten Simulationen mit hohen Emissionen ging die nordatlantische Tiefenumwälzung schließlich in einen äußerst schwachen Zustand über. Einzelne Simulationen bei mittleren und niedrigen Emissionen zeigten eine ähnliche Entwicklung.
Die nachträglich berichtigte Auswertung des größeren Modellensembles ergibt für einen nordatlantischen AMOC-Ausfall bis 2300 Anteile von 70 Prozent bei hohen, 37 Prozent bei mittleren und 25 Prozent bei niedrigen Emissionen. Dabei handelt es sich um Anteile der betrachteten Modellläufe und nicht um eine unmittelbar messbare Wahrscheinlichkeit für die reale Zukunft. Viele Simulationen enden bereits 2100, sodass spätere Ausfälle teilweise aus ihrem Entwicklungsverlauf abgeschätzt werden.
„In unseren Simulationen tritt der Kipppunkt in wichtigen Meeresgebieten des Nordatlantiks typischerweise in den nächsten Jahrzehnten ein. Das ist sehr bedenklich“, erklärt Stefan Rahmstorf vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK).
Entscheidend ist demnach nicht zuerst ein abrupter Stillstand aller Strömungen, sondern ein Ausfall der winterlichen Tiefendurchmischung in Labradorsee, Irmingersee und Nordischen Meeren. Durch die globale Erwärmung verliert das Oberflächenwasser im Winter weniger Wärme an die Atmosphäre. Es wird deshalb seltener schwer genug, um tief abzusinken und die Umwälzung anzutreiben.
Mit der schwächeren Umwälzung gelangt zugleich weniger salzreiches Wasser in den Norden. Die Oberfläche wird dadurch leichter und sinkt noch schlechter ab, wodurch sich die Schwächung selbst verstärkt. In den betroffenen Modellläufen bleibt schließlich hauptsächlich eine flache, windgetriebene Restzirkulation übrig.
Der nordwärts gerichtete Wärmetransport durch den Atlantik bei 26 Grad nördlicher Breite sinkt dann auf 20 bis 40 Prozent des heutigen beobachteten Werts. Nördlich von 45 Grad nimmt die Wärmeabgabe des Ozeans an die Atmosphäre auf weniger als ein Fünftel ab. In einigen Simulationen verschwindet sie nahezu vollständig.
Der Verlust dieser Wärmezufuhr könnte vor allem Nordwesteuropa deutlich abkühlen. Besonders die Winter könnten dort wesentlich strenger ausfallen, während im Sommer die Trockenheit zunähme. In Modellläufen mit niedrigen Emissionen verstärkt eine starke Ausdehnung des Meereises im Nordatlantik die regionale Abkühlung zusätzlich. Wie stark sich Europas Klima verändert, hängt damit vom Zusammenspiel zwischen dem Rückgang des atlantischen Wärmetransports und der weiteren globalen Erwärmung ab.