Einige der regenreichsten Orte der Erde könnten ihre jährliche Niederschlagsmenge fast halbieren, wenn der Klimawandel weiter verändert, wie sich Meerwasser rund um den Globus bewegt. In einer neuen Studie, die jetzt in Nature veröffentlicht wurde, hat ein internationales Team von Forschenden aufgezeigt, dass selbst eine geringfügige Verlangsamung wichtiger Meeresströmungen im Atlantik Regenwälder austrocknen, empfindliche Ökosysteme bedrohen und die Lebensgrundlagen in den Tropen zerstören könnte. Mit ihren Klimamodellrechnungen sind Dr. Ute Merkel und Dr. Matthias Prange vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften und dem Fachbereich Geowissenschaften der Universität Bremen an der Studie beteiligt.
„Eine veränderte Ozeanzirkulation ist ein enormes Risiko, das wir jetzt viel besser verstehen“, sagt der Hauptautor der Studie, Prof. Pedro DiNezio vom Institut für Atmosphären- und Ozeanwissenschaften der Universität von Colorado in Boulder (USA), und fügt hinzu, dass Teile des Amazonas-Regenwaldes einen Rückgang der jährlichen Niederschlagsmenge um bis zu 40 Prozent verzeichnen könnten.
Das Ozean-Förderband
Die Atlantische Meridionale Umwälzströmung (AMOC) ist ein riesiges System von Meeresströmungen, das Wasser durch den Atlantik transportiert und warmes, salziges Wasser aus den Tropen in den Nordatlantik befördert. Die AMOC spielt eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Klimas, indem sie Wärme von der südlichen zur nördlichen Hemisphäre umverteilt. Sie sorgt auch dafür, dass der tropische Regengürtel, ein schmales Band mit starken Niederschlägen in der Nähe des Äquators, nördlich davon bleibt.
Mit der Erwärmung des Klimas werden schmelzendes Polareis und zunehmende Niederschläge das Oberflächenwasser der Ozeane verdünnen, wodurch sich die Wasserdichte verringert und die Zirkulation möglicherweise verlangsamt wird. Wie sich eine geschwächte AMOC auf die Tropen auswirkt, ist noch ungewiss, da Wissenschaftler das System erst seit etwa zwei Jahrzehnten direkt beobachten.
„Vor einigen Jahren haben Ozeanmessungen Anzeichen für einen Rückgang der AMOC registriert, aber später erholte sie sich wieder. Wir waren uns also nicht sicher, ob es sich nur um einen Zufall handelte. Das Problem ist, dass wir Daten aus dem Ozean noch nicht lange genug erfassen, um bedeutende langfristige Veränderungen feststellen zu können“, sagt DiNezio.
Während Forschende sich nicht sicher sind, ob sich die AMOC bereits abschwächt, sagen Klimamodelle voraus, dass das System aufgrund des Klimawandels letztendlich schwächer werden wird.
Mit den langfristigen Schwankungen der AMOC beschäftigen sich auch Matthias Prange und Ute Merkel am MARUM, beide Co-Autor:innen der Studie. Ihre Simulationen mit dem CESM1.2-Erdsystemmodell waren Teil des Multi-Modell-Vergleichs für diese Studie und wurden im Rahmen der nationalen Klimamodellierungsinitiative PalMod vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) gefördert.
„Die Studie kombiniert geschickt einen großen Satz an Erdsystemmodell-Simulationen für vergangene und zukünftige Klimazustände mit Proxy-Daten. Dies lieferte neue Erkenntnisse zu Fernwirkungen zwischen hohen und niedrigen Breiten und zu möglichen Klimaänderungen, die in der Zukunft zu erwarten sind“, erklärt Ute Merkel.
Die Klima-Zukunft vorhersagen
DiNezio und sein Team machten sich daran zu untersuchen, wie sich eine künftige Verlangsamung der Atlantischen Meridionalen Umwälzzirkulation auf die globalen Niederschlagsmuster auswirken könnte. „Veränderungen der Niederschlagsmengen sind sehr schwer vorherzusagen, da so viele Faktoren wie Feuchtigkeit, Temperatur, Wind und Wolken eine Rolle spielen. Viele Modelle haben Schwierigkeiten vorherzusagen, wie sich das Muster in einer sich erwärmenden Welt verändern wird“, sagte DiNezio.
Das Team griff auf Klimadaten von vor etwa 17.000 Jahren zurück, als sich die AMOC aufgrund natürlicher Ursachen zuletzt deutlich verlangsamte. In Höhlenformationen sowie in See- und Meeresablagerungen erhaltene Niederschlagsnachweise zeigten, wie die Niederschlagsmuster in dieser Zeit auf die Verlangsamung reagierten.
Anhand dieser Daten identifizierten die Autoren die Computermodelle, die die damaligen Niederschlagsveränderungen am besten abbildeten, und verwendeten sie, um vorherzusagen, wie sich die Muster in Zukunft verändern könnten.
Ihre besten Modelle sagen voraus, dass sich der Temperaturabfall in Verbindung mit der Abschwächung der AMOC im Nordatlantik bis in den tropischen Atlantik und die Karibik ausbreiten würde. Diese Veränderung wird zusätzlich zu den steigenden globalen Temperaturen zu einem erheblichen Rückgang der Niederschläge in Mittelamerika, im Amazonasgebiet und in Westafrika führen.
Matthias Prange ergänzt: „Diese Studie zeigt, dass selbst moderate Veränderungen der AMOC die tropischen Niederschlagsmuster erheblich stören und tiefgreifende Auswirkungen auf ökologisch und wirtschaftlich gefährdete Regionen im globalen Süden haben könnten.“