In diesem Sommer haben die Menschen auf der ganzen Welt unter extremer Hitze, Dürren, Wirbelstürmen und Überschwemmungen gelitten. Was wir früher als globale Erwärmung bezeichnet haben, wird heute vom Generalsekretär der Vereinten Nationen und anderen als globale Überhitzung bezeichnet. Milliarden von Menschen sind von den tödlichen Auswirkungen bedroht. Dazu gehören auch die Europäer, die aufgrund des Golfstroms, der warmes Wasser aus dem Golf von Mexiko heranführt, ein gemäßigtes Wetter genießen konnten. Er ist Teil der atlantischen meridionalen Umwälzzirkulation (Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC)) und ein globales Förderband1.

Das Wasser zirkuliert in den Ozeanen der Welt durch Strömungen. Temperatur, Salzgehalt, gelöster Sauerstoff, Kohlendioxid, pH-Wert und Nährstoffe werden durch die Vermischung des Ozeanwassers und die Wechselwirkung mit dem Land und der Atmosphäre verändert. Ein Teil der Durchmischung des Ozeans erfolgt horizontal und vertikal in einer Art globalem Förderband, dem so genannten Meridional Overturning Current (MOC). Wasser mit relativ großen Mengen an gelösten Salzen (hoher Salzgehalt) kühlt ab und sinkt im Nordatlantik. Wenn Salzwasser gefriert, erstarren nur die Wassermoleküle. Sie pressen eine wässrige Lösung mit höherem Salzgehalt (NaCl) heraus, die schwerer (dichter) ist als die normale (3,5%ige) Salzlösung. Im Indischen Ozean und im Pazifischen Ozean gelangt das Tiefenwasser durch Auftrieb wieder an die Oberfläche. Es gibt eine warme Strömung und eine kalte, tiefe Strömung mit hohem Salzgehalt. Diese Strömungen werden durch die Sonnenwärme und die Eigenschaften des Wassers angetrieben. Die Sonne am Äquator erwärmt das Wasser, das dadurch verdunstet und salziger wird. Der Golfstrom transportiert warmes, salziges Wasser von der Florida-Straße die Ostküste der USA hinauf und weiter nach Europa. Dadurch wird der Temperaturunterschied zwischen dem Pol und dem Äquator verringert. Auf seinem Weg nach Norden verliert das warme Wasser an Wärme und wird dichter. Wenn das Wasser den Nordpol erreicht, verdampfen starke Winde einen Teil des Wassers, so dass es salziger und dichter wird. Wenn das Salzwasser gefriert, gefriert nur das Wasser und eine große Menge des salzigeren Wassers sinkt. Wärmeres, salzhaltigeres Wasser wird in Richtung der Pole gezogen und treibt das Förderband an. Ein globaler Kreislauf dauert über eintausend Jahre. Dies ist ein wichtiger Mechanismus, durch den die Ozeane Wärme speichern und transportieren. Der Ozean speichert in den oberen 3 Metern mehr Wärme als die gesamte Atmosphäre und wirkt wie ein globaler Wärmemotor.

Auch Gase und Nährstoffe werden vermischt. Die Konzentration der gelösten Gase hängt auch von der Temperatur und dem Druck ab. Das Sonnenlicht kann nur in die obersten 200 Meter des Ozeans eindringen. Hier findet tagsüber die Fotosynthese statt. Aufgrund der Photosynthese gibt es in den oberen 200 Metern mehr Sauerstoff, und die Umgebung ist oxidierend. Kohlenstoff liegt als Kohlendioxid vor, Eisen als Fe(III), Stickstoff als Nitrat und Schwefel als Sulfat. In Tiefen unter 200 Metern gibt es immer weniger Sauerstoff, und es herrscht eine reduzierende Umgebung. Es gibt mehr Methan und weniger Kohlendioxid. Unterhalb von 200 Metern liegt Eisen hauptsächlich in Form von Fe(II), Stickstoff in Form von Ammonium und Schwefel in Form einer Mischung aus Schwefelwasserstoff und dem Bisulfid-Ion vor.

Die Dichte von Wasser wird durch seine Temperatur und seinen Salzgehalt bestimmt. Wenn Eis gefriert, hinterlässt es eine Oberfläche aus salzhaltigerem Wasser. Es wird dichter und beginnt zu sinken. Dies geschieht in der Nähe der arktischen und antarktischen Polarregionen sowie in Grönland. In niedrigeren Breitengraden tritt dies nur selten auf. Das liegt daran, dass es in den Weltmeeren mit Ausnahme der Polarregionen eine thermische Schicht oder Sprungschicht gibt, die die obere Schicht von den unteren Regionen trennt. Der größte Teil der Wärmeenergie des Sonnenlichts, das auf die Erde trifft, wird in den ersten Zentimetern an der Meeresoberfläche absorbiert, die sich tagsüber aufheizt und nachts abkühlt, wenn die Wärmeenergie durch Abstrahlung ins All verloren geht. Das Wasser in der Nähe der Oberflächenschicht wird durch Wind und Wellen durchmischt. Dadurch wird die Wärme an das tiefere Wasser weitergegeben. Infolgedessen ist die Temperatur in den oberen 100 bis 200 Metern nahezu gleichmäßig, abhängig von der Wellenstärke und dem Vorhandensein von Oberflächenturbulenzen aufgrund von Strömungen. Unterhalb dieser gemischten oberen Schicht bleibt die Temperatur relativ stabil. Die Temperatur der Tiefsee nimmt mit der Tiefe allmählich ab. In den Polarregionen gibt es keine permanente Sprungschicht, da sowohl das Oberflächenwasser als auch das Tiefenwasser sehr kalt sind. Daher gibt es nur geringe Temperaturunterschiede (oder -gefälle) zwischen den polaren Oberflächen- und Tiefengewässern. Es bildet sich eine kleine saisonale Sprungschicht (im Sommer), aber eine vertikale Durchmischung findet zu allen Jahreszeiten statt. Das Wasser oberhalb und unterhalb der Sprungschicht vermischt sich nur wenig.

In niedrigeren Breiten vermischt eine globale Meeresströmung oder ein Fließband das Oberflächenwasser. Warmes, tropisches Wasser verdunstet schneller und die Oberfläche wird salziger. Phytoplankton und andere photosynthetische Organismen entziehen der oberen Schicht die Nährstoffe. Abgestorbene Organismen sinken auf den Grund, zerfallen und machen den Boden reich an Nährstoffen. Die Tiefsee ist ein riesiges Reservoir an gespeicherten Nährstoffen. Organische Nährstoffe werden remineralisiert und in Lösung gebracht. Dann werden sie an die Oberfläche befördert. Gleichzeitig werden die Nährstoffe durch Winde und Wellen wieder in die Nähe der Oberfläche transportiert.

Der Nordatlantik ist salziger und kälter als der Pazifik, weil er viel kleiner ist und durch Nord- und Südamerika im Westen und Europa und Afrika im Osten etwas isoliert ist. Das warme Wasser des Großen Förderbandes verdunstet aus dem Nordatlantik und hinterlässt salzigeres Wasser, und die kalten Kontinentalwinde vor den nördlichen Teilen Nordamerikas kühlen das Wasser ab. Das salzige, kühle Wasser setzt sich auf dem Meeresgrund ab, vor allem an einem Punkt einige hundert Kilometer südlich der Südspitze Grönlands, und bildet einen Strudel aus fallendem Wasser mit einem Durchmesser von 3 bis 6 km. Obwohl der Strudel nur selten die Oberfläche durchbricht, erzeugt er zu bestimmten Jahreszeiten eine Vertiefung und eine Strömung im Ozean, die Schiffe zum Kippen bringen und vom Weltraum aus sichtbar sein kann. Diese fallende Säule aus kaltem, salzhaltigem Wasser ergießt sich auf den Grund des Atlantiks, wo sie einen unterseeischen Fluss bildet, der vierzigmal größer ist als alle Flüsse an Land zusammen und nach Süden bis zur Südspitze Afrikas und um diese herum fließt, wo er schließlich den Pazifik erreicht. Das Wasser ist so tief und dicht (wegen seiner Kälte und seines Salzgehalts), dass es im Pazifik oft erst tausend Jahre nach dem Absinken im Nordatlantik vor der Küste Grönlands an die Oberfläche kommt. Zwei Dinge könnten das Absinken des Wassers in hohen Breitengraden verhindern: die Erwärmung des Oberflächenwassers und die Verringerung des Salzgehalts durch den Abfluss von Süßwasser aus dem schmelzenden Eis (insbesondere von Gletschern) und durch Regen. Beides ist bereits der Fall.

In jüngster Zeit haben Wissenschaftler begutachtete Artikel veröffentlicht, in denen sie den möglichen Zusammenbruch globaler Strömungen beschreiben, einschließlich des Golfstroms und der AMOC, die England und Europa erwärmen2-5. Wenn dies geschieht, wird die Wärme, die derzeit vom Äquator nach Norden nach Europa wandert, stattdessen Mexiko, den Südwesten der USA und große Teile Südamerikas sowie den Rest der südlichen Hemisphäre aufheizen6-7. Einer Analyse zufolge besteht eine 95 %ige Chance, dass die AMOC irgendwann zwischen 2025 und 2095 zum Stillstand kommt. Der wahrscheinlichste Zeitpunkt für diesen Zusammenbruch wäre um 20573.

Wenn die AMOC zusammenbricht, wird sich der Nordatlantik abkühlen, während sich Nordamerika, Asien, Afrika, Australien, die pazifischen Inseln und vor allem die Antarktis noch schneller aufheizen werden als jetzt. Dies wird das Abschmelzen des Eises in der Antarktis verstärken, wodurch der Meeresspiegel ansteigt und die Küstenregionen in weiten Teilen der Welt dauerhaft unter Wasser stehen. Die Nahrungsmittelproduktion in Europa wird wegen der Kälte drastisch zurückgehen. Im Rest der Welt könnte es sogar noch schlimmer werden, wenn es wärmer wird.

Eine weitere Studie sorgte für Schlagzeilen in den populären Medien. Wissenschaftler fanden heraus, dass der Eisschild auf Grönland nicht so stabil ist, wie sie angenommen hatten. Bisherige Daten deuteten darauf hin, dass Grönland seit einer Million Jahren fast vollständig von einem Eisschild bedeckt war. Bereits in den 1960er Jahren hatten Wissenschaftler Bohrungen in den Eisschild vorgenommen, um mehr über das alte Klima Grönlands zu erfahren. Sie sammelten auch etwa einen Meter Sediment, das sich unter dem Eis befand, sahen es sich aber nie genau an. Erst vor kurzem haben sich Wissenschaftler dieses Sediment angeschaut. Zu ihrer großen Überraschung fanden die dänischen Wissenschaftler Anzeichen von Leben, z. B. Süßwasser-Kieselalgen. Sie schlossen daraus, dass es im Nordwesten Grönlands vor 416±38 Tausend Jahren eine eisfreie Umgebung gab8. Der grönländische Eisschild könnte also viel schneller schmelzen als bisher angenommen. Ironischerweise wird das schmelzende Eis zum Zusammenbruch der AMOC führen, was eine Abkühlung in Grönland zur Folge hat. Auch wenn sich dort wieder etwas Eis bilden könnte, wird es in der Antarktis und den Gebirgen in Asien, Südamerika und Afrika noch schneller schmelzen.

Dennoch dürfen wir die Hoffnung nicht aufgeben. Auch wenn die USA und andere Länder die Produktion von fossilen Brennstoffen unterstützen, werden Wind, Sonne und andere Möglichkeiten der Energiegewinnung immer billiger. Dennoch gibt es Dinge, die jeder von uns tun kann, um zu helfen - besonders diejenigen, die in den USA leben. Wir können wählen. Wenn immer mehr junge Menschen das Wahlalter erreichen, werden sie uns helfen, die einzige politische Partei der Welt abzuwählen, die den Klimawandel leugnet und Unternehmen, die fossile Brennstoffe und Massenfleisch produzieren, Steuererleichterungen gewährt. Wenn solche Steuererleichterungen Menschen gewährt würden, die saubere Energie erzeugen und Obst und Gemüse anbauen, könnten fossile Brennstoffe und Fleisch auf dem freien Markt nicht mehr konkurrieren.

Ausmerkungen

1 Jungclaus, J.B. et al. Die Stabilität der atlantischen Umwälzbewegung. Max-Planck-Gesellschaft. 2006. Die Stabilität der atlantischen Umwälzbewegung | Max-Planck-Gesellschaft (mpg.de).
2 National Ocean Service. What is the Atlantic Meridional Overturning Circulation? [National Oceanographic and Atmospheric Administration (NOAA)], 2023. (What is the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC)? (noaa.gov)).
3 Ditlevsen, P. & Ditlevsen, S. Warning of a forthcoming collapse of the Atlantic meridional overturning circulation. Nature Communications, Volume 14, article 4254, 2023.
4 Wang, Q. et al. A Review of Arctic–Subarctic ocean linkages: past changes, mechanisms, and future projections. [Ocean-Land-Atmosphere Research], Volume 2, article 0013, 2023. (A Review of Arctic–Subarctic Ocean Linkages: Past Changes, Mechanisms, and Future Projections | Ocean-Land-Atmosphere Research (science.org)).
5 Orihuela-Pinto, B. et al. Interbasin and interhemispheric impacts of a collapsed Atlantic Overturning Circulation. [Nature Climate Change] Volume 12, p. 558-565, 2022. (Interbasin and interhemispheric impacts of a collapsed Atlantic Overturning Circulation | Nature Climate Change).
6 Caesar, L. et al. Observed fingerprint of a weakening Atlantic Ocean overturning circulation. [Nature], Volume 556, p. 191-196, 2018. (Observed fingerprint of a weakening Atlantic Ocean overturning circulation | Nature).
7 Liu, W. et al. Overlooked possibility of a collapsed Atlantic Meridional Overturning Circulation in warming climate. [Science Advances], volume 3, article e1601666, 2017. (Overlooked possibility of a collapsed Atlantic Meridional Overturning Circulation in warming climate | Science Advances) 8 Christ, A.J. et al. Deglaciation of northwestern Greenland during Marine Isotope Stage 11. Science, Volume 381, p. 330-335, 2023.