Forschung im HLRN-Verbund 2011

58Wie stabil ist das ozeanische Förderband?Atmosphärische Feuchtetransporte und thermohaline Zirkulation: Untersuchungmöglicher Rückkopplungsmechanismen für abrupte KlimaschwankungenM. Prange, H. Liu, M. Schulz, Fachbereich Geowissenschaftenund Zentrum für Marine Umweltwissenschaften(MARUM), Universität BremenKurzgefasst• Der Export von Wasserdampf aus dem tropischenAtlantik in den Pazifik über Nordostpassatespielt eine maßgebliche Rolle für die Aufrechterhaltungder nordatlantischen Tiefenwasserbildungund somit der globalen Ozeanzirkulation.Änderungen in diesem Feuchtetransport könnendaher einen wichtigen Rückkopplungsmechanismusfür abrupte Klimaschwankungen darstellen.• Die Variabilität tropischer Wasserdampftransportewährend der letzten 20 000 Jahre wird mit derräumlich hochaufgelösten Version eines komplexenKlimamodells untersucht.• Die Modellsimulationen sollen Aufschluss darübergeben, wie sich Änderungen der Ozeanzirkulationauf den tropischen Wasserkreislauf auswirkenund ob Feuchtetransportänderungen einenpositiven oder negativen Rückkopplungsmechanismusfür Klimaschwankungen darstellen.Die immensen Regenmengen über dem tropischenOstpazifik können dem atmosphärischenWasserdampftransport durch Nordostpassate überdie zentralamerikanische Landbrücke zugeschriebenwerden. Für das heutige Klima wird dieserWasserdampfexport vom Atlantik in den Pazifik auf0,1–0,3 Millionen m 3 s −1 geschätzt. Dieser Feuchteflussist mitverantwortlich für die gegenüber demPazifik relativ hohen Salzgehalte des Atlantiks.Er ist somit ein wichtiger Antrieb für die globaleOzeanzirkulation, die ein wesentliches Element imKlimasystem der Erde darstellt.Die globale Ozeanzirkulation kann man sichals ein weltumspannendes Förderband vorstellen,dass große Mengen Wärme und Salz transportiert.Im nördlichsten Nordatlantik sinkt Wasser,das aufgrund seiner niedrigen Temperatur und seinesrelativ hohen Salzgehalts eine große Dichtebesitzt, in die Tiefe ab. Dieses nordatlantischeTiefenwasser strömt 2000 bis 4000 m unterhalbder Oberfläche in den Südatlantik undvon dort ins Südpolarmeer, den Indischen Ozeanund den Pazifik. Infolge von Vermischungsprozessenund Windeinwirkung quillt das Tiefenwasserallmählich wieder auf und strömt an der Oberflächezurück in Richtung Nordatlantik. Aufgewärmt vonder subtropischen und tropischen Sonneneinstrahlungtransportiert die Ozeanzirkulation rund 1 PetawattWärme in den Nordatlantik, was der 2700-fachen Leistung aller weltweit existierenden Kernreaktorblöckeentspricht. Wenn dieses ozeanischeFörderband ins Stocken gerät, sind weitreichendeKonsequenzen für das Klima zu erwarten. DieAchillesferse des ozeanischen Förderbandes befindetsich im nördlichen Nordatlantik, dort wo Tiefenwassergebildet und die Zirkulation in Ganggesetzt wird. Gelangen große Mengen Süßwasserin diese Region, verringert sich die Dichtedes Meerwassers, was das Absinken in die Tiefeschwächt – das Förderband wird gebremst.In der erdgeschichtlichen Vergangenheit ist dieshäufiger geschehen, insbesondere während Eiszeitenals schmelzende Eisberge die Tiefenwasserbildungzum Erliegen brachten. Für die Zukunftsind ähnliche Prozesse zu befürchten, wenn sichder hydrologische Kreislauf beschleunigt oder diegrönländischen Eismassen schmelzen.Obwohl die Bedeutung tropischer Wasserdampftransportefür die Aufrechterhaltung des ozeanischenFörderbandes in der Klimaforschung akzeptiertist, ist wenig über zeitliche Variationender Feuchteflüsse bekannt. Eine der entscheidendenFragen hierbei ist: Wirkt der Wasserdampfexportvom tropischen Atlantik in den Pazifik alspositiver oder negativer Rückkopplungsmechanismusauf Änderungen der Ozeanzirkulation? PositiverRückkopplungsmechanismus bedeutet hierbei:Schwächt sich die Zirkulation ab, verringert sichder atlantische Wasserdampfexport in den Pazifik,was den Salzgehalt im Atlantik weiter absenkt unddie ursprüngliche Störung der Zirkulation verstärkt.Ein negativer Rückkopplungsmechanismus wärehingegen mit einer Verstärkung des Wasserdampfexportsverbunden.Bislang existieren lediglich drei paläozeanografischeStudien, die der Abschätzung vergangenerÄnderungen im Feuchtetransport gewidmet sind(siehe Referenzen in [1]). In diesen Studien wurdenMeeresoberflächensalzgehalte im tropischenOstpazifik anhand mariner Sedimentkerndaten rekonstruiert.Dabei wurden Salzgehaltszunahmen(relativ zum tropischen Atlantik) einer Abnahmedes Wasserdampftransportes über Zentralamerikazugeschrieben, während Salzgehaltsabnahmenals Feuchtetransportzunahmen interpretiert wurden.Hinsichtlich dieser Interpretation zeigen diedrei Studien allerdings kein einheitliches Ergebnis.Für Heinrich-Stadial 1 (vor ca. 15 000–17 000Geowissenschaften