Nordatlantikstrom: Verlauf, Antrieb und Klimawirkung

Der Atlantik ist der Ozean zwischen Amerika auf der einen und Europa und Afrika auf der anderen Seite. Sein nördlicher Teil heißt Nordatlantik. Nach der Beschreibung des Umweltbundesamts fließt der Golfstrom als warme Meeresströmung vor der nordamerikanischen Küste. Der Nordatlantikstrom führt warmes Wasser im Nordatlantik weiter nach Norden in Richtung Europa. Er setzt den Weg des Golfstromwassers fort.

Die Abkürzung AMOC steht für den englischen Namen „Atlantic Meridional Overturning Circulation“. Gemeint ist ein großes atlantisches Umwälzsystem: Warmes Wasser strömt nahe der Oberfläche nach Norden, kaltes Wasser in der Tiefe nach Süden. „Umwälzung“ bedeutet hier, dass Wasser zwischen Oberfläche und Tiefe ausgetauscht wird. Golfstrom und Nordatlantikstrom gehören zur warmen oberen Strömung dieses Systems. Ihre Namen bezeichnen einzelne Strömungen, nicht das gesamte Umwälzsystem.

Der britische Wetterdienst Met Office beschreibt die AMOC vereinfacht als Förderband. Dieses Bild hilft, die Richtungen und den Wechsel zwischen Oberfläche und Tiefe zu verstehen. Es ist eine vereinfachte Darstellung eines großen Strömungssystems.

Zirkulation bedeutet hier die großräumige Bewegung und den Austausch von Meerwasser. Wind überträgt Bewegung auf die Meeresoberfläche und kann Oberflächenströmungen antreiben. Die Erdrotation, also die Drehung der Erde, beeinflusst deren Richtung. Diese Ablenkung heißt Corioliseffekt: Auf der Nordhalbkugel wird eine Bewegung nach rechts abgelenkt, auf der Südhalbkugel nach links, jeweils bezogen auf ihre Bewegungsrichtung. Die Halbkugeln sind die Erdhälften nördlich und südlich des Äquators, der gedachten Linie um die Mitte der Erde. Die Erdrotation lenkt bewegtes Wasser ab; sie liefert dafür keinen eigenen Antrieb. Auch Küsten und die Form des Meeresbodens beeinflussen den Strömungsverlauf. Diese Einflüsse beschreibt die US-amerikanische Wetter- und Meeresbehörde NOAA.

Temperatur und Salzgehalt beeinflussen die Dichte des Meerwassers. Dichte beschreibt, wie viel Masse in einem bestimmten Raum steckt. Salzgehalt bedeutet, wie viel gelöstes Salz eine bestimmte Menge Meerwasser enthält. Für das hier betrachtete Meerwasser gilt: Bei gleichem Salzgehalt und gleichem Druck erhöht Abkühlung die Dichte. Bei gleicher Temperatur und gleichem Druck erhöht mehr gelöstes Salz die Dichte. Druck ist die senkrecht auf eine Fläche wirkende Kraft geteilt durch die Größe dieser Fläche. Meerwasser kann absinken, wenn es dichter als seine Umgebung ist.

Bei Verdunstung geht Wasser als Wasserdampf in die Luft über. Das gelöste Salz bleibt zurück. Ohne weiteren Wasseraustausch steigt dadurch der Salzgehalt. Zugeführtes Süßwasser enthält dagegen viel weniger Salz und verdünnt das Meerwasser. Erwärmung und Verdünnung können seine Dichte verringern und damit das Absinken erschweren. Wind, Ablenkung und Dichteunterschiede wirken zusammen; eine Strömung hat nicht zwingend einen einzigen Antrieb.

Im vereinfachten Bild der AMOC gelangt warmes Oberflächenwasser aus den Tropen nach Norden. Die Tropen sind die warme Erdregion beiderseits des Äquators. Golfstrom und Nordatlantikstrom gehören zum oberen Weg dieses Wassers. Auf seinem Weg gibt das Wasser Wärme an die Luft ab und kühlt ab.

Nach der Beschreibung des Met Office kann zugleich Verdunstung den Salzgehalt erhöhen. Abkühlung und höherer Salzgehalt erhöhen die Dichte. Wird das Wasser dichter als seine Umgebung, kann es im Nordatlantik absinken. Nicht jeder Abschnitt des Nordatlantikstroms ist deshalb ein Ort, an dem Wasser bis in die Tiefe sinkt: Der Weg nach Norden und das spätere Absinken sind unterschiedliche Teile des Vorgangs.

Das kalte, dichte Tiefenwasser breitet sich langsam nach Süden aus. Zum vereinfachten Kreislauf gehört außerdem das spätere Aufsteigen von Tiefenwasser. Dieses Aufsteigen heißt Auftrieb, auf Englisch „upwelling“. Zurück an der Oberfläche kann sich das Wasser wieder erwärmen. Die Umwälzung verbindet somit einen warmen oberen Weg, das Absinken, einen kalten tiefen Rückweg und das spätere Aufsteigen.

Wetter beschreibt den Zustand der Luft an einem Ort zu einer bestimmten Zeit. Klima beschreibt typische Wetterverhältnisse über lange Zeit. Nach dem Umweltbundesamt trägt der Wärmetransport des Nordatlantikstroms zum vergleichsweise milden Klima in West- und Nordeuropa bei. Als Vergleich nennt es andere Regionen gleicher geografischer Breite, also mit ähnlicher Lage zwischen Äquator und Pol. Der Wärmetransport ist ein Einfluss auf das Klima; auch Winde und weitere Bedingungen wirken mit.

Eine Schwankung ist ein Auf und Ab. Ein langfristiger Trend ist eine gerichtete Änderung über längere Zeit. Das Met Office berichtet im vorliegenden Auszug von fortlaufenden AMOC-Messungen seit 2004 und Schwankungen zwischen den Jahren. Einen langfristigen Trend bewertet dieser Auszug noch nicht als sicher feststellbar. Das Umweltbundesamt nennt dagegen Beobachtungshinweise auf eine Annäherung an einen Kipppunkt, betont aber dessen unbekannte Entfernung. Ein Kipppunkt ist eine Schwelle, jenseits derer sich ein System grundlegend verändern kann. Hinweise auf eine solche Schwelle, Schwankungen und ein nachgewiesener langfristiger Trend sind verschiedene Aussagen. Die Auszüge nennen kein Veröffentlichungs- oder Aktualisierungsdatum. Aus ihnen lässt sich deshalb weder der aktuelle Forschungsstand für ein bestimmtes Jahr noch die Nähe des Kipppunkts abschließend bestimmen.

Klimamodelle sind Rechenmodelle, mit denen mögliche Klimaentwicklungen untersucht werden. Nach dem Met-Office-Auszug erwarten sie bei zunehmenden Treibhausgasen eine Abschwächung der AMOC im 21. Jahrhundert. Treibhausgase halten einen Teil der von der Erde abgegebenen Wärme zurück. Wärmeres Meerwasser sowie mehr Süßwasser durch Niederschlag und Eisschmelze können die Dichte verringern. Dann sinkt weniger Wasser ab. Eine solche Abschwächung bedeutet eine geringere Stärke der Umwälzung, nicht bereits einen abrupten, also plötzlichen Zusammenbruch.

Eine schwächere AMOC transportiert weniger Wärme nach Norden. Das wirkt der Erwärmung Westeuropas teilweise entgegen. Für die beschriebene allmähliche Abschwächung im 21. Jahrhundert erwartet der Met-Office-Auszug dort insgesamt dennoch eine Erwärmung. Diese Aussage darfst du nicht auf einen abrupten Zusammenbruch übertragen. Der Auszug verweist außerdem auf den sechsten Sachstandsbericht des Weltklimarats, eines internationalen Gremiums zur Bewertung der Klimaforschung: Für das Ausbleiben eines abrupten Zusammenbruchs vor 2100 nennt dieser „mittleres Vertrauen“. Das bezeichnet die bewertete Sicherheit der Aussage, keine Garantie. Die Quellen lassen kein gesichertes Kippdatum zu und nennen Unsicherheiten unter anderem bei der Beschreibung von Eisbewegungen und Süßwasserzuflüssen.