Samstag, 6. Oktober 2007

Klimawandel

Abschwächung des Golfstrom nachgewiesen?

Eine Gruppe von Wissenschaftlern am National Oceanography Centre in Southampton um den Ozeanographen Prof. Harry Bryden haben Hinweise dafür gefunden, daß der Golfstrom merklich schwächer geworden ist. Unklar ist aber noch, ob es sich nur um einen vorübergehenden Effekt handelt oder doch um eine grundsätzliche Veränderung. Eine spannende Frage und entscheidend für das zukünftige Klima auf der Nordhalbkugel!


Prof. Harry Bryden, National Oceanography Centre, Southampton
Quelle: http://www.noc.soton.ac.uk/index.php

Bild durch Anklicken vergrössern!


Der Golfstrom und seine Bedeutung für das Klima

Der Golfstrom ist Teil eines weltweiten Kreislaufs von Meeresströmungen, die ergänzend zu den Luftströmungen Wärme von der von der Sonne mehr als reichlich beschienenen Äquatorregion hin zu den vergleichsweise wenig sonnenverwöhnten Polen der Erde umverteilen. Der Golfstrom wird wie alle anderen Meeresströmungen auch hauptsächlich durch Winde angetrieben. Mitten im Atlantik in Höhe der Iberischen Halbinsel teilt sich die Meeresströmung in einen südlich verlaufenden subtropischen und einen nordwärts gerichteten Ast. Das nach Norden strömende Wasser gibt seine Wärme allmählich ab und wird dabei immer salzhaltiger, da viel Wasser unterwegs verdunstet. Es bekommt so eine höhere Dichte und beginnt zuletzt abzusinken. Absinkzonen befinden sich westlich der Südspitze Grönlandsund südlich und nördlich von Island. Als kalte Tiefenströmung gelangt das Wasser wieder nach Süden.




Der Golfstrom (GSR) sorgt in West- und Mitteleuropa für ein gemäßigtes Klima. Quelle: Nature (verändert)
Bild durch Anklicken vergrössern!

Die vom Golfstrom abgegebene Wärme gelangt durch die über dem Nordatlantik vorherrschenden Westwinde im Bereich der Polarfront (Westwindzone) bis nach West- und Mitteleuropa und sorgt dort für ein auch im Winter relativ gemäßigtes Klima.

Im Bereich der Polarfront treffen polare Kaltluft und tropische Warmluft aufeinander. Zwischen der Warmluft mit in der Höhe relativ hohem Luftdruck (Höhenhoch) und der Kaltluft mit in der Höhe relativ geringem Luftdruck (Höhentief) besteht ein großes Druckgefälle, was einen entsprechend starken, nordwärts gerichteten Höhenwind hervorruft, der aber durch die Erddrehung (Corioliskraft)nach rechts abgelenkt wird und so zu einem Westwind wird, der sich bis zum Boden durchsetzt (Westwindzone). Das verhindert aber einen effektiven Druck- und damit auch Temperaturausgleich zwischen warmen und kalten Luftmassen. Die Westwindzone beginnt zu schwingen (Rossby-Wellen), wenn sich durch den fehlenden Druck- und Temperaturausgleich ein immer größeres Druck- und Temperaturgefälle an der Polarfront aufbaut. Die Westwindzone wird schließlich turbulent und es bilden sich dynamische Hoch- und Tiefdruckwirbel, die dann Warm- und Kaltluft vermischen und damit für einen gewissen Druck- und Temperaturausgleich sorgen. Sie werden von der Westwindzone davongetragen. Vor allem die Tiefdruckgebiete bringen so die feuchte und relativ warme Meeresluft nach West- und Mitteleuropa.

Tiefdruckgebiete können auch die Westwindzone verlassen und sich "selbstständig" machen: Rossby-Wellen verlangsamen die Höhenströmung der Westwindzone und können sie sogar zusammenbrechen lassen. Dynamische Tiefdruckgebiete in der Westwindzone werden dadurch "eingefroren" und bewegen sich kaum mehr weiter. Polwärts bildet sich gleichzeitig eine neue Westwindzone (Polarfront) mit zunächst nur relativ schwachen Rossby-Wellen und demzufolge hoher Strömungsgeschwindigkeit. Dort entstehen dann auch wenig später wieder neue dynamische Hoch-und Tiefdruckgebiete. Das "eingefrorene" Tiefdruckgebiet ist ein Bereich kalter Luft, der von der wärmeren Umgebungsluft völlig eingeschlossen ist. Dieser sogenannte Kaltlufttropfen kann als Höhentief längere Zeit überleben. Er saugt von unten Luft an, so daß bei ausreichender Luftfeuchtigkeit eine kräftige Quellbewölkung entstehen kann (Cumulus- und Cumulunimbuswolken). Das bedeutet wiederum Schlechtwetter mit Starkregen und Gewittern. Das von der Höhenströmung der Westwindzone völlig abgekoppelte Tiefdruckgebiet bewegt sich nur noch langsam voran, angetrieben nicht mehr durch die Höhenwinde, sondern durch schwächere bodennahe Winde, die aus verschiedenen Richtungen wehen können.



Tropische Warmluft, polare Kaltluft und Polarfront auf einer Höhenkarte (500 hPa)
Die Farben zeigen an, in welcher Höhe der Luftdruck auf 500 hPa gesunken ist (Höhenangaben in Dekametern!). Warme Luft ist nach oben hin ausgedehnter als kalte Luft, so daß der Luftdruck auch erst in entsprechend größerer Höhe auf 500 hPa abgesunken ist. So ergibt sich eine 500 hPa-Fläche, eine Art "Landschaft" mit "Bergen" und "Tälern".
In den roten, orangefarbenen und gelben Bereichen befindet sich die warme Luft, deren Temperatur von gelb nach rot zunimmt; in den grünen, blauen und violetten Bereichen dagegen die kalte Luft, mit von grün nach violett abnehmender Temperatur. Die Isobaren des Bodenluftdrucks sind als weiße geschlossene Linien eingezeichnet. Isobaren verbinden die Orte gleichen Luftdrucks miteinander. Ein geringer Abstand zwischen den Isobaren zeigt eine großes Luftdruckgefälle an und umgekehrt. Auch der Luftdruckwert ist auf allen Isobaren eingetragen. Die Hoch- und Tiefdruckgebiete sind auf einen Blick erkennbar. Eine schwarze Linie markiert den Verlauf der Frontalzone wo die Warmluft aus den Tropen und die polare Kaltluft aneinandergrenzen. In unserer Beispielkarte haben sich zwei Höhentiefs ( Kaltlufttropfen) von der Polarfront (Westwindzone) abgelöst.
Bild durch Anklicken vergrössern!

Durch die sich immer mehr beschleunigende Eisschmelze am Nordpol und den sich daraus ergebenden zunehmenden Eintrag von Süßwasser nimmt der Salzgehalt des Golfstroms im Bereich der nördlichen Absinkzone aber immer weiter ab, so daß die Meeresströmung eines Tages bei den Absinkzonen ins Stocken geraten könnte.
Die Golfstromheizung für West- und Mitteleuropa würde dann versagen, und das hätte eine drastische Abkühlung in dieser Region zur Folge.


Die Ergebnisse der Untersuchung…

Die Wissenschaftler führten Messungen der ostwärts gerichteten Wasserströmung und des Wärmeflusses im Atlantik auf einer Strecke von den Bahamas bis zur marokkanischen Küste (25° N) durch. Daraus ergab sich die Wassermenge im subtropischen Ast, die im Vergleich zu Messungen aus den Jahren 1957, 1981, 1992 und 1998 zugenommen hat. Unter Berücksichtigung der Tiefenströmung in Richtung Süden, die dagegen deutlich abgenommen hat, berechneten die Wissenschaftler einen Rückgang der nordwärts gerichteten Warmwasserströmung um 30%. Bryden überprüfte zusätzlich dazu bisher noch nicht ausgewertete Daten der US-amerikanischen National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) aus derselben Meeresregion und fand dabei eine Bestätigung für die Resultate seiner Arbeitsgruppe. Sie waren also wohl kein Zufall.



Ein Gedankenspiel .…

Angenommen der Golfstrom kommt zum Stillstand. Was würde passieren?
Zunächst gelangt weniger warmes Wasser in den Nordatlantik. Nicht nur das Wasser, sondern auch die darüber liegenden Luftschichten kühlen ab, so daß die Zufuhr milder Meeresluft über die Westwindzone nach Europa ausbleibt. Im Gegenzug wird das Wasser im Süden durch den fehlenden Wärmetransport nach Norden deutlich wärmer .Das gilt natürlich auch für die Luft darüber. So könnten Zahl und/oder Stärke der tropischen Wirbelstürme über der Karibik und über dem Golf von Mexiko vielleicht zunehmen.

Aber mehr noch: Die polare Kaltluft kann wegen des kühleren Nordatlantik leichter südwärts vordringen, so daß auch die Grenze zwischen tropischer Warmluft und polarer Kaltluft, also die Polarfront, entsprechend nach Süden wandert. Der Temperaturgegensatz und damit auch das Druckgefälle an der Polarfront werden dabei eher zunehmen, denn die tropische Warmluft ist, wie ja schon gesagt, deutlich wärmer geworden. Dadurch werden sich mehr und stärkere Tiefdruckgebiete bilden, die von der nun südlicher liegenden Westwindzone überwiegend in den Mittelmeerraum oder sogar bis nach Nordafrika getragen werden. Die Sahara wäre dann keine Wüste mehr. Die Bildung von Höhentiefs (Kaltlufttropfen) an der Polarfront könnte wegen ausgeprägterer Rossby-Wellen zunehmen. In West- und Mitteleuropa können sich wegen der fehlenden Westwindzone polare Kältehochs immer mehr durchsetzen und das Wetter bestimmen. Im Winter ist es dadurch natürlich sibirisch kalt. Im Sommer aber wird die zunächst noch kalte Luft der wolkenarmen Hochdruckgebiete, von dem durch die nahezu ungehindert einstrahlende Sonne aufgeheizten Boden rasch erwärmt. Es ist heiß und trocken. Niederschläge fallen nur noch, wenn Höhentiefs von Süden her nach Mitteleuropa gelangen. Da diese aber vorher über dem Mittelmeer viel Wasser und damit auch Energie (latente Wärme) aufnehmen können, wird es dann relativ häufig zu Starkregen und heftigen Gewittern kommen. Die Temperaturunterschiede zwischen Sommer und Winter werden größer, das Klima also kontinentaler.
Wie schon anfangs erwähnt, ist noch unklar, ob die Messungen einen grundlegenden Klimawandel für Europa ankündigen oder ob es sich um normale Schwankungen in der Stärke des Golfstroms handelt, der sich vielleicht weniger regelmäßig verhält als gedacht. In so einem Fall wäre eine genaue und fortgesetzte Überwachung des Golfstroms für eine längerfristige Wettervorhersage möglicherweise von Nutzen. Die der Schwächung des Golfstroms zugrunde liegenden Mechanismen wären auch dann dieselben, wie oben schon beschrieben. Allerdings wäre das Ergebnis dann keine neue (kleine) Eiszeit, sondern eine nur vorübergehende Abkühlung. Auch in einem solchen Fall ist allerdings nicht auszuschliessen, daß bei einer fortgesetzten Eisschmelze am Nordpol, irgendwann der "Point of no return" überschritten wird.

Jens Christian Heuer

Quellen:

Kommentare:

Jessica Roes hat gesagt…

Hey Jens-Christian,
toller Artikel von dir, hat mir einige Fragen beantwortet. Danke !!!
"Point of no return" , der Punkt an dem wir nicht mehr zurück können, haben wir den nicht schon erreicht ???
Jessica Roes

Anonym hat gesagt…

der point of no return...

ist in sachen klima ein fürchterlich dummer ausdruck, wie der ganze artikel nur von jemanden stammen kann, der subtropische körpertemperatur erreicht hat, also knapp 42°. der golfstrom, so sei euch träumern mal gesagt, kann schon alleine wegen dem erhaltungssatz der potentiellen vorticity nicht zum erliegen kommen. aber mei, für laien wie al gore und andere "denker" ist das natürlich zu viel physik.

 
Blog Directory - Blogged