Der Wind als treibende Kraft

Seit den 1990er-Jahren werden die Strömungen in den Meeren entgegen früherer Annahmen immer schneller. Dahinter scheint der Klimawandel zu stecken, vermuten Forscher.

Als am 11. März 2011 ein Tsunami die Kernreaktor-Katastrophe von Fukushima auslöste, rissen die Riesenwellen neben einem 165 Tonnen schweren, schwimmenden Bootsanleger noch weitere 20 Millionen Tonnen Trümmer von der Küste Japans los, die von den Meeresströmungen später quer über den Pazifik bis an die Küste der USA getragen wurden. In gerade einmal 15 Monaten war das 20 Meter lange, sechs Meter breite und zwei Meter hohe Bauteil aus Beton, Stahl und Styropor über eine Entfernung von 8000 Kilometern getrieben. Heute könnten solche Trümmer diesen Ferntransport sogar noch ein wenig schneller als vor knapp neun Jahren bewältigen: Seit den 1990er-Jahren werden die Meeresströmungen weltweit jedes Jahrzehnt ein wenig schneller, berichten Shijian Hu von der chinesischen Akademie der Wissenschaften in Qingdao und seine Kollegen in China, Australien und den USA in der Zeitschrift Science Advances. Dahinter scheint der Klimawandel zu stecken. Und das nicht nur an der Oberfläche, sondern zumindest bis in eine Tiefe von 2000 Metern, erklären die Forscher.

"Wir haben bereits 2013 im Bericht des Weltklimarates IPCC festgestellt, dass sich die Meeresströmungen in den subtropischen Gebieten im Pazifik verstärkt haben", erklärt Monika Rhein, die am Marum, dem Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen, die Ozeanografie-Gruppe leitet. Bisher war aber nicht klar, ob auch andere Meeresströmungen schneller fließen. Eine Antwort auf diese Frage liefern jetzt die Forscher in China, Australien und den USA: Anscheinend haben sich 76 Prozent der Wassermassen bis in Tiefen von 2000 Metern in den Weltmeeren seit Beginn der 1990er-Jahre beschleunigt.

Solche Analysen kämpfen allerdings mit einem großen Problem: Erst seit der Jahrtausendwende werden Daten über den physikalischen Zustand der Meere, aus denen sich die Strömungen berechnen lassen, bis in eine Tiefe von 2000 Metern regelmäßig erhoben. Und erst seit dem Jahr 2006 decken mehr als 3000 in der Tiefsee treibende Mess-Stationen die Weltmeere fast vollständig ab und geben so ein umfassendes Bild der Verhältnisse unter den Wellen. Dieses riesige Unterwasser-Forschungsnetzwerk ist nach dem Schiff Argo benannt, in dem in der griechischen Mythologie der Königssohn Iason und seine 50 Argonauten in See stachen, um das Goldene Vlies zu suchen.

Im 21. Jahrhundert besteht Argo dagegen aus derzeit beinahe 4000 Bojen, die über alle Weltmeere verteilt normalerweise in einer Tiefe von 1000 Metern im Wasser schweben. Alle zehn Tage tauchen diese gut einen Meter langen Geräte mit einem Durchmesser von 14 Zentimetern und einem Gewicht zwischen 20 und 30 Kilogramm automatisch zunächst bis in 2000 Meter Tiefe. Von dort steigen sie bis zur Meeresoberfläche und messen dabei die Temperatur, die elektrische Leitfähigkeit und den Wasserdruck. Diese Daten übermittelt das Gerät über eine Antenne an einen Satelliten, von dort werden sie in ein internationales Datennetz übertragen. Daraus ermitteln die Forscher den Salzgehalt und die Dichte des Meerwassers. Aus den Unterschieden zwischen der Dichte in verschiedenen Gebieten wiederum werden die Strömungen berechnet.

Da die Argo-Daten nur bis zum Anfang des 21. Jahrhunderts zurückreichen, nutzen Shijian Hu und seine Kollegen zusätzlich fünf weitere Kombinationen aus direkten Messungen und Modellen, die Meeresströmungen zum Teil zurück bis zum Jahr 1959 rekonstruieren. "Da es vor allem aus tieferen Wasserschichten in der Zeit vor den Argo-Messungen nur sehr wenige Daten gibt, sind diese Re-Analysen allerdings weniger exakt", gibt Monika Rhein zu bedenken. Dazu kommen noch die Ergebnisse von zwölf unterschiedlichen Computermodellen. Kombinieren Shijian Hu und seine Kollegen dann ihre Datensätze miteinander, zeigen sie dennoch ein klares Ergebnis: Während die Meeresströmungen aus globaler Sicht bis 1990 zwischen Zu- und Abnahmen schwankten, zeigt sich seit den 1990er-Jahren eine deutliche Zunahme. Dabei hatten die Klimamodelle bisher angedeutet, dass mit steigenden Temperaturen im Klimawandel die Strömungen langfristig eher langsamer fließen sollten. Und das nach Angaben von Shijian Hu und seinen Kollegen besonders in den warmen Gefilden, den Tropen. Genau dort aber sollen die Strömungen nach den Ergebnissen der chinesischen Forscher stark beschleunigen.

Allerdings sind solche Trends mit ein wenig Vorsicht zu genießen: "Die Meeresströmungen zeigen in vielen Regionen im Zeitraum von Jahren und Jahrzehnten starke Schwankungen", erklärt Monika Rhein. Um eine langfristige Beschleunigung sicher festzustellen, müsste man daher länger als nur zwei Jahrzehnte beobachten. Bisher zeigen die chinesischen Forscher daher nur einen Trend, der längerfristig noch bestätigt werden muss. Immerhin sind sie bereits der treibenden Kraft für die Beschleunigung der Meeresströmungen auf der Spur: Seit 1990 hat der Wind weltweit direkt über den Wellen in jedem Jahrzehnt um rund 1,9 Prozent zugenommen. Der Wind aber gilt als entscheidender Antrieb für die Meeresströmungen in den oberen Wasserschichten. Die stärkeren Winde wiederum lassen sich nur zu einem sehr kleinen Teil auf natürliche Variationen zurückführen, für den weitaus größten Teil ist dagegen der Klimawandel verantwortlich, stellen Shijian Hu und seine Kollegen fest.

Das aber hat erhebliche Bedeutung für den Klimawandel selbst: Stecken doch mehr als 90 Prozent der von den Treibhausgasen wie Kohlendioxid eingefangenen zusätzlichen Wärme nicht in der Luft, sondern in den Weltmeeren. Wenn sich dort die Strömungen verstärken, könnte das die Aufnahme von Wärme und damit das Weltklima verändern. Und da die Meeresströmungen Wärme auch in verschiedene Regionen transportieren, könnten Änderungen das Klima dieser Gegenden beeinflussen.

Eine weitere große Unbekannte sind die Strömungen in den untersten Etagen der Weltmeere, die Wasserbewegungen weiter oben und damit auch das Klima beeinflussen können. "In der Tiefe gibt es bisher viel zu wenig Messungen für gute Analysen", erklärt die Marum-Forscherin Monika Rhein. Es dürfte also noch eine Weile dauern, bis wir wissen, ob die Beschleunigung der Meeresströmungen von Dauer ist und wie sie sich aufs Klima auswirkt.


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