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Die Ozeane
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Die Auswirkung der globalen Erwärmung auf die Ozeanzirkulation
Die globale Erwärmung wird wohl einige Auswirkungen auf die Ozeane haben. Wir wissen, dass sich Kohlendioxid in kaltem Wasser besser löst als in warmem. Wärmeres Wasser wird also weniger Kohlendioxid aufnehmen und dies wird den Treibhauseffekt verstärken. Höhere Temperaturen werden auch dazu führen, dass in den Polarregionen verstärkt Süßwasser in den Ozean fließen wird. Dieses Süßwasser kommt, Computermodellen zufolge, aus stärkeren Regenfällen in den höheren Breiten wie auch aus dem Schmelzwasser der Eisregionen. Schließlich wird die höhere Wassertemperatur zu einer Zunahme des Wasservolumens führen. Verstärkt durch Schmelzwasser wird ein Anstieg des Meeresspiegels resultieren, der zu Überflutungen führen könnte.
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1. Ozeanströme transportieren warme und kalte Wassermassen an der Oberfläche (rot) und in der Tiefsee (blau und violett) rund um den Globus. An den Stellen mit gelben Punkten wird das Tiefenwasser gebildet. Der nördliche Atlantik ist hierbei ein wichtiger Motor.
Quelle: Stefan Rahmstorf, Nature 2002
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2. Vor etwa 13.000 Jahren endete die letzte Eiszeit und die Welt wurde wärmer. Die Erwärmung erhöhte die Menge an Süßwasser, die in den Nordatlantik floss, da die Eisschilde schmolzen. Die Ozeanzirkulation stoppte und die nordatlantische Region wurde wieder kälter. Die Frischwasserzufuhr versiegte, als das Eis geschmolzen war und die Ozeanzirkulation kam wieder in Gang. Dies verursachte eine (für geologische Verhältnisse) sehr schnelle Erhöhung der Temperatur, da warmes Wasser aus den Tropen wieder bis weit in den Nordatlantik vordringen konnte.
Bildquelle: R. Alley / CLIVAR Projekt. Bitte das Bild zum Vergrößern anklicken! (12 kB)
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Die Ozeanzirkulation reagiert sehr sensibel auf die Menge an Frischwasser (= salzarmes Süßwasser), die in die Weltmeere fließt. Frischwasser bestimmt die Dichte des Seewassers und dadurch seine Fähigkeit, bei ausreichender Abkühlung nach unten zu sinken. Ist zu viel Süßwasser in den salzigen Ozean geflossen, so wird das Wasser durch die Abkühlung nicht mehr dicht genug, um nach unten zu sinken. Sinkt das Wasser in den polaren Breiten jedoch nicht ab (dies geschieht im Schaubild der Ozeanströmung oben an den gelben Punkten u.a. im Nordatlantik), so wird der Golfstrom lediglich vom Wind angetrieben und die Wasserzirkulation in den Ozeanen nimmt ab.
Wir haben klare geologische Anhaltspunkte dafür, dass die sogenannte thermohaline (= von Temperatur und Salzgehalt getriebene) Zirkulation der Ozeane in der Vergangenheit schon einmal zum Erliegen kam. Die Erwärmung zum Ende der letzten Eiszeit hin, vor etwa 15.000 Jahren, ließ die großen Eisschilde schmelzen, die Nordamerika bedeckten und erhöhten den Frischwassereintrag in den Nordatlantik. Dadurch wurde der Salzgehalt des Wassers reduziert. Es konnte nicht mehr absinken und die Bildung von Tiefenwasser nahm ab. Die thermohaline Zirkulation im Nordatlantik setzte aus, der Golfstrom verlagerte sich weiter nach Süden und der Wärmetransport nach Nordeuropa wurde reduziert. Hierdurch wurde die Erwärmung gegen Ende der Eiszeit unterbrochen. Eisbohrkerne und Proben aus Meeressedimenten zeigen an, dass die Temperatur in Nordwesteuropa innerhalb von wenigen Jahrzehnten um 5°C gefallen ist, sodass die nordatlantische Region in eiszeitliche Bedingungen zurückfiel. Dieses Zeitalter der Erdgeschichte bezeichnen wird als Jüngere Dryas Periode. Heute beobachten wir auch Veränderungen der Ozeanzirkulation als Folge der globalen Erwärmung. Der Salzgehalt des Nordatlantiks ist über die letzten 40 Jahre stetig gesunken.
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Versucht man den Einfluss der globalen Erwärmung vorherzusagen, so werden komplexe Computermodelle benötigt. Die hier eingegebenen Annahmen über zukünftige Bedingungen können nicht sicher überprüft werden. Die Konsequenz hieraus ist, dass verschiedene Modelle zu verschiedenen Ergebnissen kommen. Einige Modelle zeigen an, dass sich die thermohaline Zirkulation in diesem Jahrhundert abschwächt, dass sie aber nicht vollständig zum Stillstand kommt. Andere deuten auf einen kompletten Zusammenbruch der Zirkulation durch einen starken Eintrag von Süßwasser hin. Es ist daher schwierig, eine Aussage zu treffen, wie unser Klima aussehen wird, wenn sich die Ozeanzirkulation ändert.
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3. Neun verschiedene Computermodelle kommen zu sehr verschiedenen Ergebnissen hinsichtlich der Änderungen in der Ozeanzirkulation, die aus der globalen Erwärmung resultieren. Einige prognostizieren geringe oder keine Änderungen in der Tiefenwasserbildung im Nordatlantik und daher nur geringe Änderungen in der thermohalinen Zirkulation. Andere hingegen sagen eine sehr starke Änderung der Tiefenwasserbildung voraus. Die verwendete Einheit ist das Sverdrup (Sv), das die innerhalb einer bestimmten Zeit bewegte Wassermasse angibt. 1 Sv = 1 Million Kubikmeter bewegtes Wasser pro Sekunde. Das extremste Szenario nimmt an, dass die globale Erwärmung den Wasserfluss von der Oberfläche in die Tiefsee im Nordatlantik um 15 Sv bis zum Jahr 2100 reduziert. Hierdurch würde die thermohaline Zirkulation erheblich vermindert.
Bildquelle: CLIVAR Projekt.
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Komplexe Modelle schätzen die Abkühlung über weiten Teilen Europas durch den verlorenen Wärmetransport aus der Karibischen See in Richtung Nordeuropa auf ungefähr 2°C im Jahresmittel.
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4. Die Abbildung zeigt, wie sich die Lufttemperaturen entwickeln könnten, wenn die thermohaline Zirkulation im Nordatlantik ausfällt. Die meisten Modelle gehen von niedrigeren Temperaturen in Europa aus, da der Golfstrom sich verlangsamt und weniger Wärme aus den Tropen nach Europa transportiert wird.
Bild: Michael Vellinga und Richard Wood / CLIVAR Projekt.
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Der Einfluss der durch die Treibhausgase verursachten globalen Erwärmung freilich überlagert diese Tendenz. Fast überall auf der Welt werden die Temperaturen steigen. Sollte es tatsächlich zu einem Zusammenbruch der thermohalinen Zirkulation kommen, so würde sich die Temperatur in Europa gegenüber der Zeit vor der Erderwärmung kaum ändern oder nur geringfügig erhöhen, vielleicht auch leicht fallen. Parallel dazu könnte das Klima nasser und stürmischer werden. Wo und wann sich Stürme ereignen, ist aber kaum zu sagen. Wir benötigen derzeit noch bessere Beobachtungen und realistischere Computermodelle, um Unsicherheiten zu reduzieren und genauer sagen zu können, wie das zukünftige Klima aussehen wird.
About this page:
author: Lucinda Spokes - Environmental Sciences, University of East Anglia, Norwich - U.K.
1. sci. reviewer: Prof. Grant Bigg - Department of Geography, University of Sheffield, Sheffield - U.K.
Übersetzung 2004 und letzte Überarbeitung 2007-09-09: Elmar Uherek, MPI für Chemie, Mainz
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