Nordatlantikstrom

Nordatlantikstrom (rot/orange)

Der Nordatlantikstrom (englisch: North Atlantic Current, NAC) ist eine warme Meeresströmung, die den Golfstrom nordöstlich bis nach Europa verlängert. Er wird durch die thermohaline Zirkulation angetrieben, die hier Atlantische Umwälzzirkulation genannt wird.

Durch seinen Wärmetransport wirkt der Nordatlantikstrom wie eine große Heizung, dank derer große Teile West- und Nordeuropas, wie Irland, Großbritannien und Skandinavien, ein wärmeres Klima aufweisen, als aufgrund ihrer hohen geographischen Breite zu erwarten wäre.

Die Folgen der globalen Erwärmung schwächen den Nordatlantikstrom seit vielen Jahrzehnten ab. In naher Zukunft könnte der dadurch verringerte Wärmetransport nach Europa paradoxerweise die derzeitige Erwärmung des Kontinents ausgleichen oder sogar zu einer Abkühlung Europas führen.

Verlauf

Der Golfstrom trifft vor der Küste Neufundlands mit dem kalten Labradorstrom zusammen und vereinigt sich mit diesem teilweise. Dabei verzweigt er sich und bildet Äste aus. Diese Verlängerung des Golfstroms nach Europa ist der Nordatlantikstrom, auch wenn dieser in einigen Darstellungen oft ebenfalls als Golfstrom bezeichnet wird.

Nördlich von Irland setzt sich ein Teil des Nordatlantikstroms als Norwegischer Strom bis nach Spitzbergen fort, ein anderer Teil driftet in Richtung Island.

Thermohaline Zirkulation

Während der Golfstrom durch Winde und Kontinentalabfälle angetrieben wird, ist der Motor des Nordatlantikstromes das globale Förderband oder die „thermohaline Zirkulation“. Auf dem Weg zum nördlichen Ende des Nordatlantikstroms verdunsten Teile des transportierten warmen Wassers (Evaporation). Dadurch wird der Salzgehalt (die Salinität) erhöht, wodurch das Wasser schwerer wird und zu sinken beginnt. Dort wird die Nordatlantikdrift Teil des Nordatlantik-Tiefenwassers, einer südwärts gerichteten Meeresströmung. Das System wird auch als Nordatlantische Umwälzbewegung (Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC) bezeichnet.

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Wichtige Meeresströmungen

Wirkung

Der Nordatlantikstrom hat einen wesentlichen Einfluss auf das europäische Klima, weswegen er oft als „Warmwasserheizung Europas“ bezeichnet wird. Durch sein warmes Wasser wird auch die Luft über dem Meer erwärmt. Die Winde transportieren dann die Wärme bis weit in den europäischen Kontinent hinein, wodurch in Europa ein deutlich milderes Klima vorherrscht als in anderen Gegenden desselben Breitengrades. Nördlich des 50. Breitenkreises herrscht zum Beispiel in Kanada ein ausgesprochen kaltes Klima, bei dem nur Moose und Flechten gedeihen, und in dieser Tundra nur kälteresistente Tiere wie Karibus leben. Dagegen beschert der Nordatlantikstrom Mitteleuropa Laubwälder und saftige Wiesen, gute Bedingungen für Ackerbau und Viehzucht, und in den besonders nahe am Nordatlantikstrom liegenden Gebieten bewirkt er ganz besondere Möglichkeiten:

In Cornwall und speziell auf den Scilly-Inseln wachsen selbst Pflanzen, die sonst nur in wesentlich wärmeren Klimazonen heimisch sind. Palmen können dort die sonst harten Nord-Winter überleben. Der Logan Botanic Garden in Schottland, einige Kilometer südlich von Stranraer an der Westküste, beispielsweise profitiert stark vom Nordatlantikstrom: Einzelne Exemplare des Mammutblatts (Gunnera manicata) sind über 3 Meter hoch gewachsen.

Veränderungen durch die globale Erwärmung

Index der Entwicklung der atlantischen Zirkulation seit 900 anhand von Anomalien der Meeresoberflächentemperaturen im Absinkgebiet.[1]

Wissenschaftler haben 2007 im Zusammenhang mit dem Phänomen der globalen Erwärmung die Befürchtung geäußert, der oben unter thermohaliner Zirkulation beschriebene Absinkmechanismus könne in den nächsten 20–100 Jahren aus dem Gleichgewicht kommen.[2]

Bei einer globalen Erwärmung können zwei Prozesse die Dichte des Meerwassers im Nordatlantikstrom verringern und so dessen Absinken verlangsamen: Wachsende Schmelzwassermengen vom grönländischen Eisschild tragen mehr Süßwasser ein; geringere Wärmeverluste des oberflächennahen Wassers an die Atmosphäre lassen das Volumen des Wassers weniger stark zurückgehen. Das Resultat wäre eine Abschwächung und möglicherweise Verlagerung des Nordatlantikstroms, was einen Klimawechsel in Nordeuropa zur Folge hätte, mit möglicherweise deutlichen Konsequenzen. Ohne die Wärmeemission des Nordatlantikstroms würde die durchschnittliche Lufttemperatur in Europa um maximal fünf Grad Celsius sinken; dies würde der zu erwartenden, weltweit durch Menschen verursachten Erwärmung in Europa entgegenwirken. Ob bzw. ab wann sich die beiden Effekte gegenseitig aufheben würden, ist nicht vorhersagbar; denkbar ist, dass die Temperaturen in Europa zunächst leicht ansteigen und dann dauerhaft um bis zu 5 Grad unter die heutigen Werte abfallen würden.[3][4]

Erkenntnisse aus Sediment- und Eisbohrkernen deuten darauf hin, dass vergleichbare Ereignisse in der Vergangenheit schon mehrmals stattgefunden haben. Diese sind als Heinrich-Ereignisse bekannt.

Die Entwicklung des Nordatlantikstroms in den vergangenen Jahrzehnten und Jahrhunderten und seine künftige Entwicklung im Rahmen des gegenwärtigen Klimawandels ist Objekt intensiver Forschung.

Studien bis 2011: keine Abschwächung

Arbeiten zu einer Abschwächung des Nordatlantikstroms über die letzten Dekaden ergaben im Jahr 2005 keine eindeutigen Ergebnisse: Eine Arbeit aus diesem Jahr kam zu dem Schluss, dass es einen Rückgang des Nordatlantikstroms zwischen 1957 und 2004 um 30 % gegeben habe.[5] Dies ließ sich in nachfolgenden Arbeiten nicht bestätigen, weil der Nordatlantikstrom relativ starken kurzfristigen Schwankungen unterliegt; einzelne Messungen lagen im Rahmen dieser Schwankungsbreite und ließen deshalb keine Rückschlüsse auf Entwicklungen zu. Vielmehr zeigten Langzeitmessungen in der Labradorsee bis 2007 keine Abschwächungstendenzen.[6][7][8] Laut einer Anfang 2008 veröffentlichten Studie ist es infolge der Erwärmung seit der letzten Eiszeit zu einer Verstärkung der ozeanischen Zirkulation gekommen; die Studie stellt die These auf, die weitere Erwärmung der mittleren Atmosphärenschichten im Zuge der globalen Erwärmung werde zu einer weiteren Verstärkung der Meeresströmungen führen.[9]

Im Jahr 2011 wurde eine Studie zum Agulhasstrom im indischen Ozean veröffentlicht. Demnach wird dieser nicht komplett an der Ostküste Afrikas reflektiert, sondern fließt zu einem kleinen Teil auch in den Atlantik ab. Dies könnte einen größeren Effekt im Klimageschehen auf der Nordhalbkugel haben als bislang angenommen und damit sich folgende auch beim IPCC publizierte Modellvorstellungen zur Globalen Erwärmung als falsch herausstellen: Darin wird angenommen, dass durch den Süßwassereintrag durch verstärktes Schmelzen in der Polarregion der Nordhalbkugel der Nordatlantikstrom künftig abgeschwächt und durch den verminderten Wärmeeintrag die Erwärmung der Nordhalbkugel gebremst würde. Sollte der Salzwassereintrag aus dem Agulhasstrom – wie dies über die letzten Jahrzehnte beobachtbar war – sich weiterhin verstärken, würde dies auch den Nordatlantikstrom verstärken und damit zu einer zusätzlichen Erwärmung anstelle einer Abkühlung führen.[10]

Studien seit 2015: eindeutige Abschwächung

Der cold blob im Absinkgebiet der nordatlantischen Strömung.

Es gibt verschiedene Versuche, die Entwicklung der atlantischen Strömungen über mehrere Jahrhunderte aus rekonstruierten Anomalien des Meeresspiegels oder der Meerestemperaturen abzuleiten. Beide Parameter werden von der thermohalinen Strömung im Atlantik beeinflusst und könnten als Indiz für deren Stärke in der Vergangenheit dienen. Eine Arbeit aus dem Jahr 2015 kam zu dem Ergebnis, es habe in den vergangenen Jahrzehnten eine ungewöhnliche Abschwächung gegeben. Dies würde auch die ungewöhnliche „kalte Blase“ (engl. cold blob) im Absinkgebiet der nordatlantischen Strömung erklären, die sich im Gegensatz zum Rest der Nordhemisphäre abkühlt statt erwärmt.[1][3] Eine Bestätigung einer fünfzehnprozentigen Abschwächung des Golfstroms seit Mitte des 20. Jahrhunderts veröffentlichten im Februar 2018 Stefan Rahmstorf und Kollegen in der Zeitschrift Nature. Neben der großflächigen Abkühlung im Nordatlantik fanden sie als weiteren Hinweis einen auch durch ihre Klimamodelle globaler Erwärmung vorhergesagten Temperaturanstieg des Golfstroms vor der Nordostküste der USA.[11][12][13] Dieser ist darauf zurückzuführen, dass der abgeschwächte Golfstrom durch die Corioliskraft weniger abgelenkt wird und näher an der US-Küste verläuft. Es wurden Beobachtungsdaten zur Meerestemperatur seit 1870 ausgewertet (Levke Caesar) und mit einer hochauflösenden Modellrechnung verglichen, dem Klimamodell CM2.6 unter Berücksichtigung des Anstiegs der anthropogenen Treibhausgasemissionen. Dies geschah auf dem 11.000 Prozessoren umfassenden Hochleistungsrechner des Geophysical Fluid Dynamics Laboratory in Princeton und über ein halbes Jahr. In der gleichen Nature-Ausgabe wurde eine Studie von David Thornalley und Kollegen publiziert,[14] die auf der Analyse von marinen Bohrkernen basiert die Tiefenzirkulation bezüglich Strömungsgeschwindigkeit (Größe der Sedimentkörner) und Temperatur (Isotopendaten aus Kalkschalen) in der Labrador-See in den letzten 1600 Jahren untersuchte. Dabei fanden sie eine Abschwächung der Zirkulation in den letzten hundert Jahren, ein weiterer Hinweis auf die Abschwächung des Golfstroms. Eine Auswertung von verschiedenen historischen Proxy-Daten unterschiedlichster Herkunft (Baumringe, Sediment- und Eisbohrkerne etc.) durch Stefan Rahmstorf und Kollegen vom Potsdamer Institut für Klimafolgenforschung von 2021 bestätigte das Bild einer relativ stabilen Entwicklung seit etwa 400 n. Chr. bis zu einer anfänglichen Schwächung Mitte des 19. Jahrhunderts (Auslauf der kleinen Eiszeit) gefolgt von einem weiteren erheblich schnelleren Niedergang des AMOC ab Mitte des 20. Jahrhunderts und der insgesamt schwächsten Phase in den letzten Jahrzehnten.[15][16]

Der Klimaforscher Niklas Boers vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) schrieb 2021 in Nature Climate Change, seine Analyse zeige, dass das AMOC-System „im Lauf des letzten Jahrhunderts von relativ stabilen Verhältnissen zu einem Punkt nahe einer kritischen Schwelle übergegangen“ sei.[17][18] Die Studie führte einen neuen, robusten Frühwarnindikator ein und konstatierte bedeutsame Frühwarnsignale für ein Umkippen in acht unabhängigen Indikatoren (basierend auf Ozeantemperatur und Salzgehalt in verschiedenen Stellen im Atlantik).

Erforschung

Im Zuge des kalten Krieges wendeten die beiden damaligen Supermächte (USA und UdSSR) viel Geld und Aufwand darauf, die See und das Seewetter zu erforschen. Dazu wurden Satelliten in geostationäre Umlaufbahnen oder in niedrigere Umlaufbahnen geschossen, zum Beispiel:

Wärmebildkameras an Bord liefern Bilder der Oberflächentemperatur des Meerwassers. Satelliten mit Radar können die Höhe der Meeresoberfläche (die sich durch Gezeiten, Stürme u. a. ändert) und auch ihre Welligkeit messen.

Literatur

  • Martha W. Buckley, John Marshall: Observations, inferences, and mechanisms of the Atlantic Meridional Overturning Circulation: A review. In: Reviews of Geophysics. 2016, doi:10.1002/2015RG000493 (HTML).

Weblinks

Einzelnachweise

  1. ↑ a b Stefan Rahmstorf, Jason E. Box, Georg Feulner, Michael E. Mann, Alexander Robinson, Scott Rutherford und Erik J. Schaffernicht: Exceptional twentieth-century slowdown in Atlantic Ocean overturning circulation. In: Nature Climate Change. 2015, doi:10.1038/nclimate2554.
  2. ↑ Kirsten Zickfeld u. a.: Expert judgements on the response of the Atlantic meridional overturning circulation to climate change. In: Climatic Change. Band 82, Nr. 3, Juni 2007, doi:10.1007/s10584-007-9246-3.
  3. ↑ a b Martha W. Buckley und John Marshall: Observations, inferences, and mechanisms of the Atlantic Meridional Overturning Circulation: A review. In: Reviews of Geophysics. 2016, doi:10.1002/2015RG000493 (HTML).
  4. ↑ Stefan Rahmstorf (Juli 1999): Die Welt fährt Achterbahn
  5. ↑ H. L. Bryden, H. R. Longworth, S. A. Cunningham: Slowing of the Atlantic meridional overturning circulation at 25° N. In: Nature. Band 438 (2005), 1. Dezember
  6. ↑ Thomas Haine u. a.: North Atlantic Deep Water Formation in the Labrador Sea, Recirculation through the Subpolar Gyre, and Discharge to the Subtropics. In: Arctic-Subarctic Ocean Fluxes, Defining the Role of the Northern Seas in Climate. 2008, ISBN 978-1-4020-6773-0.
  7. ↑ Mojib Latif u. a.: Is the Thermohaline Circulation Changing? In: Journal of Climate. 2006, doi:10.1175/JCLI3876.1.
  8. ↑ Dr. Andreas Villwock: Wie reagiert der Golfstrom auf den Klimawandel? Neue Erkenntnisse aus 10-jähriger Studie im subpolaren Nordatlantik. IFM-GEOMAR, 16. März 2007, abgerufen am 12. Juni 2016 (Pressemitteilung).
  9. ↑ J. R. Toggweiler, Joellen Russell, Ocean circulation in a warming climate, Nature 451, 286-288, 17. Januar 2008, doi:10.1038/nature06590.
  10. ↑ Threading the Climate Needle: The Agulhas Current System Increased Agulhas „leakage“ significant player in global climate variability Presseerklärung der National Science Foundation 4/2011.
  11. ↑ L. Caesar, S. Rahmstorf, A. Robinson, G. Feulner, V. Saba: Observed fingerprint of a weakening Atlantic Ocean overturning circulation. Nature, Band 556, 2018, S. 191–196, doi:10.1038/s41586-018-0006-5
  12. ↑ Summer Praetorius, Northatlantic Circulation slows down, Nature 11. April 2018
  13. ↑ Rahmstorf, Stärkere Belege für ein schwächeres Golfstromsystem, Scilogs, 11. April 2018
  14. ↑ Thornalley u. a., Anomalously weak Labrador Sea convection and Atlantic overturning during the past 150 years, Nature, Band 556, 2018, S. 227–230, Abstract
  15. ↑ L. Caesar, G. D. McCarthy, D. J. R. Thornalley, N. Cahill & S. Rahmstorf, Current Atlantic Meridional Overturning Circulation weakest in last millennium, Brief Communications, Nature Geoscience, Band 14, 2021, S. 118-120, veröffentlicht am 5. August 2021.
  16. ↑ Golfstrom-Abschwächung bedroht das nordatlantische Klimasystem, dw.com, 5. August 2021, aktualisiert am 6. August.
  17. ↑ sueddeutsche.de 5. August 2021
  18. ↑ Niklas Boers, Observation-based early-warning signals for a collapse of the Atlantic Meridional Overturning Circulation, Nature Climate Change, Band 11, 2021, S. 680-688

Auf dieser Seite verwendete Medien

North Atlantic currents.svg
Schema des Nordatlantikstroms
Ocean currents 1943 for colorblind users.png
Re-colored (for readability by color blind persons) version of Ocean Currents and Sea Ice from Atlas of World Maps, United States Army Service Forces, Army Specialized Training Division. Army Service Forces Manual M-101 (1943).
16-008-NASA-2015RecordWarmGlobalYearSince1880-20160120.png
NASA 16-008 - January 20, 2016 - 2015 Global Temperatures


NASA, NOAA ANALYSES REVEAL RECORD-SHATTERING GLOBAL WARM TEMPERATURES IN 2015


IMAGE: => http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/16-008.jpeg

2015 was the warmest year since modern record-keeping began in 1880, according to a new analysis by NASA’s Goddard Institute for Space Studies. The record-breaking year continues a long-term warming trend — 15 of the 16 warmest years on record have now occurred since 2001.


VIDEO: => https://youtu.be/gGOzHVUQCw0

This visualization illustrates Earth’s long-term warming trend, showing temperature changes from 1880 to 2015 as a rolling five-year average. Orange colors represent temperatures that are warmer than the 1951-80 baseline average, and blues represent temperatures cooler than the baseline.


DESCRIPTION:

Earth’s 2015 surface temperatures were the warmest since modern record keeping began in 1880, according to independent analyses by NASA and the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Globally-averaged temperatures in 2015 shattered the previous mark set in 2014 by 0.23 degrees Fahrenheit (0.13 Celsius). Only once before, in 1998, has the new record been greater than the old record by this much.

The 2015 temperatures continue a long-term warming trend, according to analyses by scientists at NASA’s Goddard Institute for Space Studies (GISS) in New York (GISTEMP). NOAA scientists concur with the finding that 2015 was the warmest year on record based on separate, independent analyses of the data. Because weather station locations and measurements change over time, there is some uncertainty in the individual values in the GISTEMP index. Taking this into account, NASA analysis estimates 2015 was the warmest year with 94 percent certainty.

“Climate change is the challenge of our generation, and NASA’s vital work on this important issue affects every person on Earth,” said NASA Administrator Charles Bolden. “Today’s announcement not only underscores how critical NASA’s Earth observation program is, it is a key data point that should make policy makers stand up and take notice - now is the time to act on climate.”

The planet’s average surface temperature has risen about 1.8 degrees Fahrenheit (1.0 degree Celsius) since the late-19th century, a change largely driven by increased carbon dioxide and other human-made emissions into the atmosphere.

Most of the warming occurred in the past 35 years, with 15 of the 16 warmest years on record occurring since 2001. Last year was the first time the global average temperatures were 1 degree Celsius or more above the 1880-1899 average.

Phenomena such as El Niño or La Niña, which warm or cool the tropical Pacific Ocean, can contribute to short-term variations in global average temperature. A warming El Niño was in effect for most of 2015.

“2015 was remarkable even in the context of the ongoing El Niño,” said GISS Director Gavin Schmidt. “Last year’s temperatures had an assist from El Niño, but it is the cumulative effect of the long-term trend that has resulted in the record warming that we are seeing.”

Weather dynamics often affect regional temperatures, so not every region on Earth experienced record average temperatures last year. For example, NASA and NOAA found that the 2015 annual mean temperature for the contiguous 48 United States was the second warmest on record.

NASA’s analyses incorporate surface temperature measurements from 6,300 weather stations, ship- and buoy-based observations of sea surface temperatures, and temperature measurements from Antarctic research stations. These raw measurements are analyzed using an algorithm that considers the varied spacing of temperature stations around the globe and urban heating effects that could skew the conclusions if left unaccounted for. The result of these calculations is an estimate of the global average temperature difference from a baseline period of 1951 to 1980.

NOAA scientists used much of the same raw temperature data, but a different baseline period, and different methods to analyze Earth’s polar regions and global temperatures.

GISS is a NASA laboratory managed by the Earth Sciences Division of the agency’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. The laboratory is affiliated with Columbia University’s Earth Institute and School of Engineering and Applied Science in New York.

NASA monitors Earth's vital signs from land, air and space with a fleet of satellites, as well as airborne and ground-based observation campaigns. The agency develops new ways to observe and study Earth's interconnected natural systems with long-term data records and computer analysis tools to better see how our planet is changing. NASA shares this unique knowledge with the global community and works with institutions in the United States and around the world that contribute to understanding and protecting our home planet.

The so-called cold blob is in the upper center of the image (North Atlantic), near the southern tip of Greenland.

RELATED LINKS:

The full 2015 surface temperature data set and the complete methodology used to make the temperature calculation are available at:

http://data.giss.nasa.gov/gistemp/

The slides for the Wednesday, Jan. 20 news conference are available at:

http://go.nasa.gov/2015climate

For more information about NASA's Earth science activities, visit:

http://www.nasa.gov/earth
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Index der Atlantischen Thermohaline Zirkulation seit dem Jahr 900, siehe Rahmstorf et al. (2015). Dies ist ein Plot der Indexdaten wie sie auf der Homepage von Stefan Rahmstorf bereitgestellt werden (abgerufen am 12.06.2015), vgl. auch Abb. 3b in Rahmstorf et al. (2015)