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Südlicher Ozean: Antarktischer Zirkulationsstrom (ACC)
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Der antarktische Zirkumpolarstrom: Resistent
gegenüber der globalen Erwärmung
Die
Westwinde im südlichen Ozean nehmen infolge der globalen Erderwärmung
zu. Doch wie reagiert die weltweit stärkste Meeresströmung, der antarktische
Zirkumpolarstrom (Antarktis)
darauf?
Forscher vom Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR)
in Kiel konnten jetzt aus einer Flotte von frei im tiefen Ozean schwebenden
Messrobotern überraschende Erkenntnisse gewinnen. Die Messungen
bestätigen zwar die von Klimamodellen vorhergesagte, fortschreitende
Erwärmung und Salzgehaltsabnahme des Südpolarmeers bis in Wassertiefen
von über 1000 Metern. Der Zirkumpolarstrom veränderte
sich jedoch nicht: offenbar wird der verstärkte Windantrieb durch
kleinräumige Wirbel kompensiert, ein Prozess, den die Klimamodelle
bisher nicht angemessen berücksichtigen. Die Studie erscheint in der
Dezemberausgabe der internationalen Fachzeitschrift Nature Geoscience.
Der antarktische
Zirkumpolarstrom ist die Meeresströmung
im Weltozean mit dem grössten Wassertransport. Die starken
Westwinde zwischen 40 und 60 Grad südlicher Breite treiben etwa 140
Millionen Kubikmeter Wasser pro Sekunde um den antarktischen Kontinent (dies entspricht nahezu dem fünffachen Transport des Golfstroms).
Gleichzeitig finden entlang dieses Strömungsbandes tief reichende
Vertikalbewegungen statt, welche einen erhebliche Teil des von uns Menschen
in die Atmosphäre eingebrachten Kohlendioxids in die Tiefsee verfrachten und dadurch die globale
Erwärmung dämpfen. Bisherige Untersuchungen zur Reaktion
dieser Schlüsselregion auf die sich verändernden atmosphärischen
Bedingungen litten wegen der enormen Anforderungen für Schiffs-Einsätze
unter den extremen, unwirtlichen Bedingungen des Südpolarmeeres an
einem erheblichen Mangel an Messungen.
"In
unserer Studie haben wir die in den letzten Jahren durch das internationale
"Argo"-Programm gewonnenen Daten verwendet", erklärt Prof. Claus Böning
vom IFM-GEOMAR in Kiel. Argo besteht aus einem über alle Weltmeere
verteilten Netz von Messrobotern, die frei im Ozean schweben und durch
regelmässiges Auf- und Abtauchen autonom Temperatur- und Salzgehaltsmessungen
bis in Tiefen von 2000 Metern vornehmen. Die Messwerte werden per Satellit
an Landstationen übermittelt. "Insgesamt konnten wir für unsere
Studie 52.000 Vertikalprofile von über 600 Argo-Driftern im Südpolarmeer
nutzen und mit historischen Schiffsmessungen vergleichen", erläutert
Diplom-Ozeanographin Astrid Dispert, die für diese Analyse zusätzlich
umfangreiche Archive des australischen Meeresforschungszentrums in Hobart,
Tasmanien mit einbezog.
Die
verbesserte Datenbasis ermöglicht eine Bestandsaufnahme der Veränderungen
im Zirkumpolarstrom über die letzten vier Jahrzehnte. Zwar
ist im Südpolarmeer entsprechend der Klimamodellvorhersagen ein
Anstieg der Wassertemperaturen bei gleichzeitigem
Rückgang des Salzgehaltes zu erkennen. Die Daten zeigen jedoch
im Gegensatz zu den Klimamodellen keine signifikante Veränderung der
Wassertransporte. "Dieser Befund und unsere theoretischen Arbeiten deuten
darauf hin, dass die Rolle der kleinräumigen ozeanischen Wirbel in
den Modellen bislang nicht richtig erfasst ist" erklärt Prof. Böning
und folgert, dass "für zukünftige Klimaprognosen Simulationen
mit verbesserten, hochauflösenden Ozeanmodellen erforderlich sind".
"Neben
den Simulationen benötigen wir natürlich auch weitere Messungen",
ergänzt Prof. Martin Visbeck vom IFM-GEOMAR. "Mit dem internationalen
Argo-Programm ist es uns gelungen, kontinuierlich Daten von weltweit mehr
als 3000 Tiefendriftern zur Verfügung zu haben. Das ist ein Quantensprung
in der Ozeanbeobachtung, der uns zusammen mit hochauflösenden Modellen
neue Erkenntnisse über langfristige Veränderungen im Ozean ermöglichen
wird".
Wenn
sich das Ergebnis der Kieler Studie erhärtet, wäre dies in einer
Hinsicht eine gute Nachricht: Bislang stellte das Südpolarmeer
eine grosse ozeanische Senke für anthropogenes Kohlendioxid dar und dämpfte damit massgeblich den Anstieg der Treibhausgas-Konzentration
in der Atmosphäre. Die Ergebnisse von Klimamodellen liessen befürchten,
dass infolge von Zirkulationsänderungen durch die sich verstärkenden
Westwinde die Ozeansenke abnimmt. Jetzt sind höher auflösende
Modellstudien gefragt: Sie sollen klären, ob die kleinräumigen
Prozesse, die in den bisherigen Simulationen nur unzureichend berücksichtigt
werden konnten, für die überraschende Resistenz des Zirkulationsstroms
verantwortlich sind.
Die
Studie entstand in Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern des IFM-GEOMAR
und dem australischen Zentrum für Klimaforschung in Hobart, Tasmanien.
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| Die
gegenwärtigen Positionen von Argo-Driftern im Südpolarmeer. Derzeit
sind insgesamt knapp 3200 Drifter in den Weltmeeren aktiv, davon rund 900
im antarktischen Wasserring südlich von 30°S. Farbig hinterlegt
die mäandrierenden Strömungsbänder des antarktischen Zirkumpolarstroms
aus einer hochauflösenden Modellsimulation |
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| Schema
der Zirkulation im Antarktischen Zirkulationsstrom (ACC). Der ACC (rot) umstömt den antarktischen Kontinent in östlicher Richtung, wobei
die Strömung zum Teil stark mäandriert und von intensiven Wirbeln
(gelb) begleitet wird. Quer dazu findet entlang der Nordflanke des ACC
ein grossräumiges Absinken von Oberflächenwasser bis in Tiefen
von rund 1000 Metern statt, während an der Südflanke Wasser aus
der Tiefe aufquillt. |
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Originalarbeit:
Böning,
C.W., A. Dispert, M. Visbeck, S. Rintoul and F.U. Schwarzkopf, 2008: The
response of the Antarctic Circumpolar Current to recent climate change.
Nature Geoscience, doi: 10.1038/ngeo362, advanced online publication.
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| Quelle:
Text GEOMAR, Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, 2008 |
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