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Spiegel online 05.01.06

ERDGESCHICHTE
Erwärmung ließ Meereskreislauf kollabieren

Von Markus Becker

Die globale Erwärmung könnte das Weltklima abrupt kippen lassen. Untersuchungen des Meeresbodens haben ergeben, dass steigende Temperaturen vor Millionen Jahren schon einmal die Strömungen der Ozeane durcheinander gebracht haben. Grund für die Hitzewelle: Treibhausgase.

Es ist eines der bekanntesten Szenarien der Klimaforschung: Die globale Erwärmung lässt das Eis an den Polen schmelzen und sorgt für stärkere Niederschläge. Immer mehr Süßwasser gelangt in die Ozeane und bringt so den Golfstrom ins Stottern: Er basiert darauf, dass schweres, salziges Wasser im Norden in die Tiefe sinkt und nach Süden abfließt, während wärmeres Wasser aus dem Süden nach Europa und Nordamerika kommt und dort für milde Temperaturen sorgt. Versiegt der Golfstrom, bibbern Europäer und Nordamerikaner unter einer Kältewelle.

Dieser Effekt, im Hollywoodfilm "The Day After Tomorrow" drastisch ins Bild gesetzt, ist für die Erde nichts Neues: Vor 55 Millionen Jahren kam es schon einmal zu einem starken Anstieg des Kohlendioxidgehalts der Atmosphäre, wahrscheinlich aufgrund von vulkanischer Aktivität. Die Erwärmung setzte vermutlich am Meeresboden gefrorenes Methan frei, was die Temperatur noch schneller klettern ließ. Das Resultat: Die Ozeane erwärmten sich im Schnitt um 6 bis 8 Grad.

Die Folgen waren katastrophal für die Wasserzirkulation in den Ozeanen, wie eine Studie von US-Forschern jetzt bestätigt: Der Transport von warmem Wasser aus südlichen in nördliche Regionen sei abrupt zum Erliegen gekommen, schreiben Flavia Nunes und Richard Norris von der kalifornischen Scripps Institution of Oceanography im Fachblatt "Nature". Innerhalb von nur 5000 Jahren habe sich die Strömung umgekehrt. Anschließend habe es volle 100.000 Jahre gedauert, ehe das ozeanische Fließband zum ursprünglichen Zustand zurückgekehrt sei.

Zusammenhang zwischen Temperatur und Strömung

Schon zuvor waren mehrere Studien zu dem Ergebnis gekommen, dass die Meereszirkulation vor rund 55 Millionen Jahren einen drastischen Wandel durchlaufen hat. Fraglich blieb jedoch, wie genau sich die Strömungen verändert haben. Nunes und Norris haben die versteinerten Schalen winziger Organismen, sogenannter Foraminiferen, aus der Tiefsee geholt und chemisch untersucht.

Die Wissenschaftler analysierten insbesondere das Verhältnis des Isotops Kohlenstoff-12 zu Kohlenstoff-13. Organisches Material von toten Lebewesen, das aus den oberen Wasserschichten herabsinkt, enthält tendenziell mehr Kohlenstoff-12 als Kohlenstoff-13. Wenn Wasser durch einen tiefen Teil des Meeres fließt, reichert es sich daher stärker mit Kohlenstoff-12 an. Der chemische Vergleich von Foraminiferen unterschiedlicher Fundorte lässt daher Rückschlüsse darüber zu, wo Tiefseeströmungen existiert haben.

Als die Wissenschaftler nun die Zusammensetzung der Schalen von 14 Orten im Atlantik und Pazifik verglichen, stellte sich heraus, dass es in der Zeit der globalen Erwärmung vor 55 Millionen Jahren zu einer abrupten Umkehrung der Tiefseeströmungen gekommen war. Ein Zusammenhang sei kaum von der Hand zu weisen.

Klimaforscher reagieren zunehmend alarmiert auf die immer zahlreicheren Hinweise, dass schon bald eine Neuauflage dieses Geschehens drohen könnte. Erst im November wurde eine Studie veröffentlicht, der zufolge sich der Golfstrom bereits stark abgeschwächt hat (mehr...). Und die klimatischen Verhältnisse in der Zeit vor 55 Millionen Jahren ähnelten den heutigen: Auch damals kam es zu einem allmählichen Anstieg der globalen Temperaturen durch mehr Kohlendioxid in der Atmosphäre.

Allerdings gibt es auch einen wichtigen Unterschied zur heutigen Zeit, den Nunes und Norris in ihrem "Nature"-Artikel nicht erwähnen: Die Konfiguration der Kontinente sah vor 55 Millionen Jahren deutlich anders aus als heute. Zwischen Nord- und Südamerika klaffte noch eine riesige Lücke, und das heutige Mittelmeer war nach Osten weit zum Indischen Ozean geöffnet. "Die Tiefsee-Strömungen sahen damals ganz anders aus als heute", sagt Frank Lamy vom Geoforschungszentrum Potsdam im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE.

Erde sah vor 55 Millionen Jahren anders aus

So sei entlang des Äquators viel mehr Wasser geflossen, während der sogenannte Antarktische Zirkumpolarstrom noch gar nicht existiert habe. Er verbindet auf der Südhalbkugel den Atlantischen, Indischen und Pazifischen Ozean miteinander und ist für das heutige globale Wasser-Förderband von entscheidender Bedeutung.

Auch die Tiefwasserbildung im Norden hat es vor 55 Millionen Jahren noch nicht gegeben, betont Lamy. Wo heute kaltes, salzhaltiges Wasser in die Tiefe sinkt und den Golfstrom antreibt, umschwappte damals nur eine Flachsee die noch existente Landverbindung zwischen dem heutigen Britannien, Island und Grönland. "Deshalb ist es fraglich, inwiefern die Meeresströmungen in der Zeit vor 55 Millionen Jahren auf die heutigen Verhältnisse übertragbar sind", bemerkt der Geologe.

Dennoch gebe es an dem generellen Zusammenhang zwischen globaler Erwärmung und der drastischen Veränderung der Tiefseeströmungen "keinen Zweifel". Lamys US-Kollege Norris räumt zwar ein, dass niemand wisse, wo genau die Schwelle für ein erneutes Umkippen der Strömungen liege. Als "beängstigend" bezeichnet er aber, dass die ozeanische Wärmepumpe beim letzten Mal rund 100.000 Jahre brauchte, um wieder normal zu funktionieren. "Wenn sich die Strömung wieder drehen sollte, könnte es sein, dass wir eine lange, lange Zeit mit dieser Veränderung leben müssen." 
 
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