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Antarktis: Meeresströmung trotzt Klimawandel

Forscher untersuchen Wassertransport im Zirkumpolarstrom

Raue See und Eisberge machen Messungen im Südpolarmeer zur Herausforderung. Das Foto entstand während einer Expedition mit dem US Eisbrecher Nathaniel B. Palmer, auf der Argo-Drifter zwischen Neuseeland und der Antarktis ausgesetzt wurden. © Martin Visbeck / IFM-GEOMAR

Die Westwinde im südlichen Ozean nehmen aufgrund der globalen Erderwärmung zu. Doch wie reagiert die weltweit stärkste Meeresströmung, der antarktische Zirkumpolarstrom darauf? Kieler Meeresforscher haben jetzt mithilfe einer Flotte von frei im tiefen Ozean schwebenden Messrobotern eine überraschende Antwort auf diese Frage gewonnen.

Die Messungen bestätigen zwar die von Klimamodellen vorhergesagte Erwärmung und Salzgehaltsabnahme des Südpolarmeers bis in Wassertiefen von über 1.000 Meter, der Zirkumpolarstrom selbst verändert sich jedoch nicht. Offenbar wird der verstärkte Windantrieb durch kleinräumige Wirbel kompensiert, so die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift „Nature Geoscience“. Diesen Prozess berücksichtigen Klimamodelle bisher nicht angemessen.

140 Millionen Kubikmeter Wasser pro Sekunde

Der antarktische Zirkumpolarstrom ist die Meeresströmung im Weltozean mit dem größten Wassertransport. Die starken Westwinde zwischen 40 und 60 Grad südlicher Breite treiben etwa 140 Millionen Kubikmeter Wasser pro Sekunde um den antarktischen Kontinent – dies entspricht nahezu der fünffachen Menge des Golfstroms.

Gleichzeitig finden entlang dieses Strömungsbandes tief reichende Vertikalbewegungen statt, die einen erheblichen Teil des von uns Menschen in die Atmosphäre eingebrachten Kohlendioxids in die Tiefsee verfrachten und dadurch die globale Erwärmung dämpfen. Bisherige Untersuchungen zur Reaktion dieser Schlüsselregion auf die sich verändernden atmosphärischen Bedingungen litten wegen der enormen Anforderungen für Schiffseinsätze unter den extremen, unwirtlichen Bedingungen des Südpolarmeeres an einem erheblichen Mangel an Messungen.

Daten aus dem „Argo“-Programm verwendet

„In unserer Studie haben wir die in den letzten Jahren durch das internationale ‚Argo‘-Programm gewonnenen Daten verwendet“, erklärt Professor Claus Böning vom IFM-GEOMAR in Kiel. Argo besteht aus einem über alle Weltmeere verteilten Netz von Messrobotern, die frei im Ozean schweben und durch regelmäßiges Auf- und Abtauchen autonom Temperatur- und Salzgehaltsmessungen bis in Tiefen von 2.000 Metern vornehmen. Die ermittelten Werte werden per Satellit an Landstationen übermittelt.

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Aussetzen eines Argo-Drifters. © IFM-GEOMAR

„Insgesamt konnten wir für unsere Studie 52.000 Vertikalprofile von über 600 Argo-Driftern im Südpolarmeer nutzen und mit historischen Schiffsmessungen vergleichen“, erläutert die Ozeanographin Astrid Dispert, die für diese Analyse zusätzlich umfangreiche Archive des australischen Meeresforschungszentrums in Hobart, Tasmanien mit einbezog.

Wassertransport stabil

Die verbesserte Datenbasis ermöglichte eine Bestandsaufnahme der Veränderungen im Zirkumpolarstrom über die letzten vier Jahrzehnte. Zwar ist im Südpolarmeer entsprechend der Klimamodellvorhersagen ein Anstieg der Wassertemperaturen bei gleichzeitigem Rückgang des Salzgehaltes zu erkennen. Die Daten zeigen jedoch im Gegensatz zu den Klimamodellen keine signifikante Veränderung der Wassertransporte.

„Dieser Befund und unsere theoretischen Arbeiten deuten darauf hin, dass die Rolle der kleinräumigen ozeanischen Wirbel in den Modellen bislang nicht richtig erfasst ist“ erklärt Böning und folgert, dass „für zukünftige Klimaprognosen Simulationen mit verbesserten, hochauflösenden Ozeanmodellen erforderlich sind“.

Schema der Zirkulation im Antarktischen Zirkulationsstrom (ACC). Der ACC (rot) umstömt den antarktischen Kontinent in östlicher Richtung, wobei die Strömung zum Teil stark mäandriert und von intensiven Wirbeln (gelb) begleitet wird. Quer dazu findet entlang der Nordflanke des ACC ein großräumiges Absinken von Oberflächenwasser bis in Tiefen von rund 1000 Metern statt, während an der Südflanke Wasser aus der Tiefe aufquillt. © IFM-GEOMAR

Resistenz des Zirkulationsstroms

Wenn sich das Ergebnis der Kieler Studie erhärtet, wäre dies in einer Hinsicht eine gute Nachricht: Bislang stellte das Südpolarmeer eine große ozeanische Senke für anthropogenes Kohlendioxid dar und dämpfte damit maßgeblich den Anstieg der Treibhausgas-Konzentration in der Atmosphäre. Die Ergebnisse von Klimamodellen ließen befürchten, dass infolge von Zirkulationsänderungen durch die sich verstärkenden Westwinde die Ozeansenke abnimmt.

Jetzt sind höher auflösende Modellstudien gefragt: Sie sollen klären, ob tatsächlich die kleinräumigen Prozesse, die in den bisherigen Simulationen nur unzureichend berücksichtigt werden konnten, für die überraschende Resistenz des Zirkulationsstroms verantwortlich sind.

(idw – Leibniz-Institut für Meereswissenschaften, 28.11.2008 – DLO)

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