Vor rund 34 Millionen Jahren, am Übergang vom Eozän zum Oligozän, veränderte die Erde gravierend: Durch tektonische Verschiebungen öffneten sich Meerespassagen zwischen der Antarktis, Südamerika und Australien. Neue Gebirge entstanden, der CO2-Gehalt in der Atmosphäre sank und die Pole begannen zu vereisen. Zu dieser Zeit kam auch die heute stärkste Meeresströmung der Welt in Gang, der Antarktische Zirkumpolarstrom (ACC). Er umgibt die Antarktis und schirmt sie von wärmeren Meeresströmungen ab. Zudem entzieht er der Atmosphäre CO2, indem er es in die Tiefen des Ozeans transportiert. Zusammen mit weiteren Prozessen trug der ACC dazu bei, den CO2-Gehalt von etwa 600 ppm auf 280 ppm zu senken – ein Wert, der über Jahrmillionen hinweg stabil blieb und erst seit der Industrialisierung wieder steigt.
Öffnung der Meerespassagen
„Um das mögliche zukünftige Klima voraussagen zu können, ist es notwendig, mit Simulationen und Daten in die Vergangenheit zu schauen und unsere Erde in wärmeren und CO2-reicheren Klimazuständen als heute zu verstehen“, sagt Hanna Knahl vom Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven. Gemeinsam mit ihrem Team hat sie modelliert, wie der Antarktische Zirkumpolarstrom vor rund 33,5 Millionen entstand und wie Ozean, Atmosphäre sowie die Land- und Eismassen dabei miteinander interagierten.
„Bislang galt die Öffnung der Meerespassagen rund um die Antarktis üblicherweise als Auslöser für die Entstehung des Antarktischen Zirkumpolarstroms und als treibende Kraft hinter dem damaligen Klimawandel“, erklären die Forschenden. „Unsere Simulationen zeichnen jedoch ein komplexeres Bild: Die Öffnung der Meerespassagen allein reichte nicht aus.“ Stattdessen war der Südliche Ozean wahrscheinlich zunächst in zwei Hälften unterteilt, wobei sich im atlantischen und indischen Sektor bereits eine starke Strömung entwickelte, während der pazifische Teil ruhig blieb.
Winde als Auslöser
„Erst, als sich Australien weiter von der Antarktis entfernt hatte und starke Westwinde direkt durch den Tasmanischen Seeweg wehten, konnte sich die Strömung dort voll ausbilden und ihren klimakühlenden Effekt entfalten“, erklärt Knahl. Auf diese Weise förderte der Antarktische Zirkumpolarstrom den Übergang vom damaligen Treibhausklima zu dem Eishausklima, in dem sich in den folgenden Jahrmillionen die meisten der heute lebenden Spezies inklusive des Menschen entwickelten.
„Dieses Verständnis ist zentral, da die Entstehung des Zirkumpolarstroms die Kohlenstoffaufnahme durch den Ozean stark angetrieben hat“, sagt Knahls Kollege Johann Klages. „Diese Verringerung der Treibhausgaskonzentration in der Erdatmosphäre hatte somit das Potential, das kühlere Klima der bis zum heutigen Tage anhaltenden sogenannten känozoischen Eiszeit mit dauerhaft eisbedeckten Polkappen einzuleiten, in der sich Warm- und Kaltzeiten abwechseln. Dieses neue Wissen wird uns somit sehr dabei helfen, derzeitige Änderungen in der Strömungsdynamik des Südozeans verlässlicher einzuordnen.“
