Was passiert in Europa Wenn der Golfstrom versiegt?

Das globales Förderband, im Fachjargon thermohaline Zirkulation genannt, veranschaulicht: die Tiefenströmung ist blau, die Oberflächenströmung rot markiert. Diese Kombination von Meeresströmungen verbindet vier Ozeane miteinander.

Reißt der Golfstrom ab, wenn sich die Erde weiter erwärmt – oder doch nicht? Diese Frage beschäftigt Meeres- wie Klimaforscher bereits seit den 1980er-Jahren. In früheren Modellrechnungen erwies sich die „Atlantic Meridional Overturning Circulation“ (kurz: AMOC), wie das Strömungssystem fachsprachlich heißt, als recht stabil, selbst wenn sich die Konzentration des Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) gegenüber der vorindustriellen Zeit verdoppelt. Dann sollte sich der Strom um höchstens 20 Prozent abschwächen.

Jetzt aber zeigen gleich zwei Studien, dass die gigantische Strömung nach einer CO2-Verdoppelung, die mit einer starken Erderwärmung einhergeht, durchaus abreißen könnte.

Im Klimasystem der Erde ist der Golfstrom eine bestimmende Größe. Er bewegt mehr als hundertmal so viel Wasser wie alle Flüsse der Welt enthalten. Sein Ursprung liegt nördlich der Bahamas, wo sich der Florida- und der Antillenstrom vereinen. Unterwegs erwärmt sich sein Wasser auf bis zu 30 Grad Celsius. Zunächst fließt er entlang der US-Küste nach Norden. Auf der Höhe von Cape Hatteras (US-Staat North Carolina) biegt er dann nach Nordosten ab, wobei er – nunmehr Nordatlantikstrom genannt – das warme Oberflächenwasser bis in die hohen Breiten transportiert.

Wird das Leben in Europa langfristig klirrend kalt? Einer neuen Studie zufolge könnte dies passieren, wenn die Erderwärmung nicht gestoppt wird.

Ohne Golfstrom drohen sibirische Winter

Dabei beschert er Nord- und Nordwesteuropa ein mildes Klima, ohne ihn wäre es dort durchschnittlich fünf bis zehn Grad kälter. Statt grüner Wiesen, Wälder und Landwirtschaft gäbe es karge, eisbedeckte Landschaften, die Winter wären so hart und kalt wie in Sibirien. Ähnlich wie etwa die Hudson Bay in Kanada wären auch die Elbemündung, die auf demselben Breitengrad liegt, und die Nordsee monatelang vereist.

Auf dem Weg zur Arktis verdunstet Wasser aus dem Nordatlantikstrom, wodurch die Salzkonzentration des im Meer verbleibenden Wassers steigt. Zugleich kühlt sich der Strom immer mehr ab. Durch beide Faktoren – Kälte und hoher Salzgehalt – wird das Wasser dichter und damit schwerer. Deshalb sinkt es in die Tiefsee hinab und fließt als kalte Tiefenströmung zurück nach Südwesten bis zum Südatlantik. Damit zählt es zum „globalen Förderband“ von Meeresströmungen, die vier der fünf Ozeane miteinander verbinden. Forscher sprechen von der „globalen thermohalinen Zirkulation“.

Tiefenströmungen als "globales Förderband"

Das Absinken erfolgt vor allem im Labrador- und Grönlandsee. Zwischen Spitzbergen und Grönland entsteht dabei der größte Wasserfall der Welt. In bis zu 15 Kilometer breiten Säulen stürzen 17 Millionen Kubikmeter Wasser pro Sekunde in bis zu 4000 Meter Tiefe. Das ist 15mal so viel Wasser, wie alle Flüsse der Welt führen. Durch das abrupte Absinken entsteht ein Sog, der den Golfstrom erst in Richtung Europa zieht.

Um diese Tiefenwasserpumpe geht es. Neben dem heranströmenden salzreichen Wasser beeinflusst auch Süßwasser, das durch Niederschläge, Flüsse und Eisschmelze in den Nordatlantik strömt, ihre Funktion. Erlahmt das Golfstromsystem, fehlt der Salznachschub, so dass sich an der Oberfläche zunehmend mit Süßwasser verdünntes Meerwasser sammelt. Das ist leichter als salzigeres Wasser und sinkt daher nicht so leicht zum Meeresgrund.

Tiefenwasserpumpe gerät ins Stottern

Die Autoren um den Scripps-Ozeanographen Wei Liu korrigierten den Süßwassereintrag in den Ozean in einem der Klimamodelle, um dort die beobachtete Salzkonzentration besser wiederzugeben. „Entscheidend ist, ob die Umwälzströmung insgesamt Süßwasser in das Atlantikbecken hineintransportiert, oder ob sie es exportiert“, erklärt dazu der Klimatologe Stefan Rahmstorf vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) in seinem Blog „Klimalounge“. Er hatte schon 1996 eine Arbeit zu dem Thema publiziert.

Die Strömung des Golfstroms ist im Laufe des 20. Jahrhunderts stark abgeschwächt. Forscher vermuten dahinter den Klimawandel.

Abkühlung im Atlantik weist auf erlahmendes Golfstromsystem hin

Beobachtungsdaten niederländischer Forscher ließen in der Folge erkennen, dass die Strömung tatsächlich Süßwasser davon trägt. Reißt sie ab, bleibt es im Nordatlantik zurück, und die Tiefenwasserpumpe wird lahm gelegt. Ein systematischer Fehler in den früheren Modellen führte aber dazu, dass der Absinkmechanismus stabil erschien. Dabei hatten die Forscher im subpolaren Atlantik bereits einen Abkühlungstrend festgestellt, der auf ein erlahmendes Golfstromsystem hinweist. „Wir zeigen jetzt, dass die Möglichkeit eines Zusammenbruchs der AMOC bei fortschreitender globaler Erwärmung gewaltig unterschätzt wird“, bekräftigt Studienhauptautor Liu.

Auswirkungen werden bereits in 100 Jahren zu spüren sein

In seiner Arbeit korrigierte er mit seinen Kollegen nicht nur den Fehler, so dass der Salzgehalt im Modell besser mit dem des echten Ozeans übereinstimmt, sondern berechnete auch, wie sich der Golfstrom verhält, wenn sich die CO2-Menge in der Luft verdoppelt. Das Ergebnis: Ohne Korrektur erweist sich die Zirkulation als sehr stabil gegenüber der massiven Störung durch das Süßwasser. Mit der Korrektur dagegen bricht sie im Lauf von rund 300 Jahren zusammen.

Schon nach 100 Jahren hat sie ein Drittel ihrer Kraft verloren. Infolgedessen würde der Nordatlantik deutlich kühler. An Land sänken die Wintertemperaturen in Grönland, Island, Skandinavien und Großbritannien um bis zu sieben Grad Celsius, etwas weniger stark wären auch Deutschland und Frankreich betroffen (minus 1 bis 2 Grad). Der Temperaturabfall würde nicht nur die Fischerei beeinträchtigen, sondern könnte auch den Regengürtel über dem tropischen Atlantik nach Süden verschieben, was das regionale Klima in Mittel- und Südamerika beeinflusst. Entlang der US-Ostküsten stiege der Meeresspiegel, es gäbe mehr Hurrikane, und in den Meeresgebieten um Grönland, Island und Norwegen wüchse die Eisdecke signifikant.

Kritik an Studie wird laut

„Diese Studie ist sicher nicht das letzte Wort in dieser wichtigen Frage“, glaubt jedoch der PIK-Forscher Rahmstorf. „Im Vergleich mit den Messdaten scheint die Korrektur etwas zu stark zu sein – die korrigierte Modellversion könnte daher deutlich zu instabil sein.“ Zudem wurde das Experiment nur mit einem einzigen Klimamodell durchgeführt, für sichere Aussagen müssen indes mehrere Modelle übereinstimmende Resultate erbringen. Zudem berücksichtigten Liu und seine Kollegen das Schmelzwasser nicht, das vom schwindenden Kontinentaleis auf Grönland ins Meer fließt. Dieser Zustrom könnte die AMOC zusätzlich schwächen. Diesen Zusammenhang untersuchte dafür eine Forschergruppe um den Paläoklimatologen Pepijn Bakker vom Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen. In ihrer Studie berechnete sie, wie sich die Gletscherschmelze im Zusammenspiel mit der Erderwärmung auf das Golfstromsystem auswirkt.

Studienergebnis: Kollaps ließe sich vermeiden

Bei ungebremsten CO2-Emissionen, so das Resultat, schwächt es sich durch den Einfluss des Grönland-Schmelzwasser bis zum Ende des Jahrhunderts um 37 Prozent ab, bis 2300 sogar um 74 Prozent. Mit einer Wahrscheinlichkeit von 44 Prozent bricht die AMOC bis dahin sogar ganz zusammen. „Dieses Ergebnis legt nahe, dass  sich der Kollaps durch eine Minderung der CO2-Emissionen vermeiden lässt“, schlussfolgern die Studienautoren. Gelingt dies nicht, würde es in unseren Breiten für unsere Kinder und Enkel deutlich kälter. Wahrscheinlicher aber wird nur der Anstieg der Erdtemperatur, den die vom Menschen ausgestoßenen Treibhausgase verursachen, ein wenig gebremst.