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Erde+Klima

Ozeanzirkulation wird schneller

Ozeanzirkulation
Beschleunigung (orange) und Verlangsamung (blau) der Ozeanzirkulation. (Bild: Shijian Hu)

Wie beeinflusst der Klimawandel die globalen Meeresströmungen? Bislang gingen Wissenschaftler davon aus, dass die Erwärmung viele Strömungen eher abschwächt. Doch nun zeigt eine Studie, dass sich die globale Ozeanzirkulation in den letzten 30 Jahren stattdessen signifikant beschleunigt hat. Demnach hat die kinetische Energie der Strömungen seit 1990 im Schnitt um 15 Prozent pro Jahrzehnt zugenommen. Besonders ausgeprägt ist dieser Trend in allen tropischen Meeresbecken, wie die Forscher berichten. Eine Hauptursache für diese Beschleunigung ist offenbar die Zunahme der Windgeschwindigkeiten im gleichen Zeitraum.

Die großen Strömungen der Ozeane sind ein wichtiger Akteur im Klimasystem der Erde. Denn sie speichern einen Großteil der von der Sonne gelieferten Wärme und wirken so als Klimapuffer. Auch rund 90 Prozent der durch den anthropogenen Treibhauseffekt erzeugten Wärme wurde in den letzten Jahrzehnten von den Meeren absorbiert. Gleichzeitig verteilen die Ozeane die von ihnen aufgenommene Wärme mit den Wassermassen von den Tropenregionen in die kühleren Gewässer der höheren Breiten und sorgen so für einen Temperaturausgleich. Entsprechend wichtig ist es zu wissen, wie sich die Ozeanzirkulation unter dem Einfluss des Klimawandels verändert. Doch dazu gab es bislang widersprüchliche Daten. Demnach scheinen sich einige Strömungen wie die Nordatlantische Umwälzströmung abzuschwächen, andere dagegen, darunter einige pazifische Strömungsmuster, haben sich beschleunigt.

Strömungen beschleunigt

„Doch aus Mangel an systematischen, direkten Beobachtungsdaten blieb strittig, ob es einen globalen Trend in der Ozeanzirkulation gibt“, erklären Shijian Hu von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und seine Kollegen. Um diese Frage zu klären, haben sie nun Beobachtungsdaten eines globalen Bojenmessnetzes ausgewertet, das seit 1959 Daten zu Meeresströmungen von der Oberfläche bis in rund 2000 Meter Tiefe liefert. Zusätzlich zu diesem Global Marine Argo Atlas nutzten die Forscher weitere Messreihen sowie zwölf verschiedene numerische Simulationen, um die kinetische Energie der Ozeane und das daraus resultierende Verhalten zu ermitteln.

Die Auswertungen ergaben: Vor dem Jahr 1990 waren kaum einheitliche Trends in der Ozeanzirkulation festzustellen, die Veränderungen von einem Jahrzehnt zum anderen waren unterschiedlich und nicht signifikant. Nach diesem Zeitpunkt jedoch änderte sich dies: „Alle Datensätze deuten auf einen gemeinsamen steigenden Trend hin“, berichten Hu und sein Team. „In der Zeit ab 1990 nahm die kinetische Energie der Ozeane um rund 137 Billiarden Joule pro Dekade zu – das entspricht einer Zunahme von 15 Prozent gegenüber dem klimatologischen Mittel.“ Nach Einschätzung der Forscher hat sich damit das gesamte System der Meeresströmungen vor allem in den letzten 20 Jahren deutlich beschleunigt.

Wind als Hauptantrieb

Dieser Trend zu schnelleren Strömungen ist in allen großen Meeresbecken und bis in 2000 Meter Tiefe nachweisbar, wie die Forscher berichten. Dabei hat sich die Zunahme der kinetischen Energie allmählich von der Oberfläche bis in die Tiefen fortgesetzt. Ab Mitte der 1990er Jahre war dieser Trend dann bis in die Tiefsee nachweisbar. Am stärksten manifestiert sich die Beschleunigung der Meeresströmungen in den Tropen: Dort hat die kinetische Energie der Meere deutlich stärker zugenommen als in den höheren Breiten, wie die Auswertungen ergaben. Eine genauere Überprüfung zeigte zudem, dass die Beschleunigung der Meeresströmungen nicht allein durch eine langfristige natürliche Schwankung erklärbar ist. „Dieser Trend ist in den letzten beiden Jahrzehnten weit stärker als die natürliche Variabilität und stimmt auch nicht mit der Pazifischen Dekadischen Oszillation überein“, so Hu und sein Team.

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Stattdessen sehen die Forscher die Haupttriebkraft hinter diesem Trend in einer Zunahme der Winde. Modellanalysen von sechs globalen Wetterdatensätzen ergaben, dass die durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten über den Meeren in den letzten Jahrzehnten messbar zugenommen haben. Im Schnitt haben sich die Winde dabei um 1,9 Prozent pro Dekade beschleunigt, wie Hu und seine Kollegen ermittelten. „Über den meisten Meeresbecken stimmt das räumliche Muster der Windgeschwindigkeiten mit denen des Ozeanverhaltens überein“, berichten sie. So hat auch das Windtempo in den Tropenregionen weit stärker zugenommen als in den höheren Breiten. „Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass der erhöhte Energieeintrag durch den Wind dazu beigetragen hat, die globale Ozeanzirkulation zu beschleunigen“, so Hu und sein Team. Als Hauptursache für den zunehmenden Wind sehen sie die globale Erwärmung.

Quelle: Shijian Hu (Chinese Academy of Sciences, Qingdao) et al., Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.aax7727

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