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Atlantikströmung wirkt wie ein „Wärmeventil“ der Erde
Die Atlantische Umwälzströmung verteilt nicht nur Wärme, sondern beeinflusst offenbar auch, wie viel Energie die Erde insgesamt speichert. Eine Analyse von Eiszeit-Simulationen zeigt, dass der Ozean bei schwacher AMOC netto Wärme aufnimmt, während ein starker Zustand Wärme abgibt. Das könnte bedeuten, dass eine künftige Abschwächung die globale Erwärmung zusätzlich verstärkt.
Corvallis (U.S.A.). Die Atlantische Meridionale Umwälzströmung (AMOC) transportiert gewaltige Wärmemengen durch den Atlantik, und bei einer Abschwächung kühlt sich der Nordatlantik an der Oberfläche ab, während andere Regionen wärmer werden können. Bisher blieb jedoch offen, was solche Umschaltungen für die Energiebilanz des gesamten Planeten bedeuten.
Spuren in grönländischen Eisbohrkernen zeigen, dass sich das Klima während der letzten Eiszeit wiederholt innerhalb weniger Jahrzehnte abrupt änderte und solche Dansgaard-Oeschger-Ereignisse mit Wechseln zwischen starken und schwachen AMOC-Zuständen einhergingen. Häufig werden sie mit einer Wärmewippe zwischen Nord- und Südhalbkugel erklärt, doch dieses Bild betrachtet vor allem die räumliche Umverteilung von Wärme.
Forscher der Oregon State University (OSU) um Christo Buizert haben diese Eiszeitschwankungen nun aus Sicht der globalen Energiebilanz untersucht. Dazu haben sie spontane AMOC-Umschaltungen in drei gekoppelten Klimamodellen ausgewertet und verfolgt, wie sich Ozeanwärme, Meereis und der Strahlungshaushalt an der Obergrenze der Atmosphäre verändern, wobei die Modelle in allen Fällen dasselbe Grundmuster zeigen.
Bei einer starken AMOC erreicht relativ warmes und salzreiches Wasser den hohen Nordatlantik, wo Wärmeverlust an die Atmosphäre und Tiefenwasserbildung eine intensive Abgabe von Energie begünstigen, wodurch der Ozean insgesamt Wärme verliert. Wird die AMOC schwach, breiten sich dagegen kaltes Oberflächenwasser und Meereis aus, die tiefe Durchmischung nimmt ab und der Ozean speichert mehr Wärme.
„Die AMOC funktioniert wie ein Wärmeventil, das den Energiehaushalt des Planeten kontrolliert“, erklärt Christo Buizert.
Entscheidend ist dabei der Unterschied zwischen regionaler Abkühlung und globalem Energiegewinn. In den Simulationen kühlt der Nordatlantik bei schwacher AMOC an der Oberfläche deutlich ab. Gleichzeitig sammelt sich im Ozeaninneren mehr Wärme an und die Erde nimmt an der Obergrenze der Atmosphäre netto Energie auf.
Das Team beschreibt die AMOC deshalb nicht nur als Förderband, das Wärme zwischen Regionen verteilt, sondern als Schalter für den Wärmeverlust des gesamten Ozeans. Beim Übergang in einen starken Zustand kehrt sich die Energiebilanz um, der Ozean gibt Wärme ab und der Planet verliert netto Energie in den Weltraum.
Das erweitert das bekannte Bild der bipolaren Wärmewippe, denn abrupte Änderungen in Grönland und im Südozean bleiben zwar gegensätzlich, sind nach der Analyse aber zusätzlich mit Änderungen des gesamten Wärmeinhalts und der planetaren Strahlungsbilanz gekoppelt. Die Klimasprünge wären damit nicht bloß eine Umverteilung vorhandener Wärme.
Für die Gegenwart ist die Schlussfolgerung vorsichtiger, weil die untersuchten Umschaltungen aus Modellen mit eiszeitlichen Randbedingungen stammen und heutige Beobachtungsreihen zu kurz sind, um denselben Mechanismus direkt über abrupte AMOC-Wechsel zu belegen. Zudem verändert der vom Menschen erhöhte Treibhauseffekt gleichzeitig die Strahlungsbilanz der Erde.