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Während der letzten Eiszeit konnte der Einfluss von atmosphärischem CO2 auf den Nordatlantikstrom innerhalb weniger Jahrzehnte in Grönland einen Anstieg der Temperatur um bis zu 10 Grad Celsius verursachen. Das zeigen neue Klimaberechnungen von Wissenschaftlern des Alfred-Wegener-Instituts und der Universität Cardiff.

Wolken über dem Russell-Gletscher in Westgrönland. Foto von einer Glaziologen-Expedition auf den Russell-Gletscher in Westgrönland. Expeditionsleiter war AWI-Glaziologe Coen Hofstede.
Wolken über dem Russell-Gletscher in Westgrönland. Foto von einer Glaziologen-Expedition auf den Russell-Gletscher in Westgrönland. Expeditionsleiter war AWI-Glaziologe Coen Hofstede.

Erstmals konnte damit nachgewiesen werden, dass es in der jüngeren Erdgeschichte Situationen gab, in denen graduell steigende CO2-Konzentrationen an sogenannten Kipppunkten abrupte Ozeanzirkulations- und Klimaänderungen ausgelöst haben. Diese abrupten Übergänge wurden in grönländischen Eiskernen beobachtet und sind als Dansgaard-Oeschger-Ereignisse bekannt. Die Ergebnisse der Studie sind nun in dem Fachjournal Nature Geoscience erschienen.

Luftaufnahme des Store-Gletschers, beim Uummannaq Fjord in Westgrönland. Foto: AWI / Coen Hofstede
Luftaufnahme des Store-Gletschers, beim Uummannaq Fjord in Westgrönland. Foto: AWI / Coen Hofstede

Während vergangener Eiszeiten kam es immer wieder zu abrupten Klimaänderungen in hohen Breitengraden der Nordhalbkugel. Wodurch diese Phänomene ausgelöst werden, ist allerdings bislang noch weitgehend ungeklärt. Um den Einfluss von CO2 auf solche abrupten Änderungen zu verstehen, haben Wissenschaftler des AWI nun eine Reihe von Experimenten in einem gekoppelten Atmosphäre-Ozean-Meereismodell durchgeführt.

Luftaufnahme des Piedmont-Gletscher im Nordosten Grönlands. Foto: AWI / Coen Hofstede
Luftaufnahme des Piedmont-Gletscher im Nordosten Grönlands. Foto: AWI / Coen Hofstede

Erstautor Xu Zhang: „Mit unserer Studie konnten wir zum ersten Mal zeigen, wie ein allmählicher Anstieg von CO2 eine rasante Erwärmung auslöste.“ Dieser Temperaturanstieg geht auf eine Wechselwirkung zwischen Ozeanströmungen und der Atmosphäre zurück, die die Wissenschaftler in dem Klimamodell untersucht haben. Der CO2-Anstieg stärkt demnach die Passatwinde über Zentralamerika, indem sich der Ostpazifik stärker erwärmt als der Westatlantik. Hierdurch kommt es zu einem stärkeren Feuchtigkeitstransport aus dem Atlantik, wodurch sich Salzgehalt und Dichte des Oberflächengewässers erhöhen. Dieser Effekt löst schliesslich einen abrupten Anstieg der Zirkulationsstärke aus. „Unsere Simulationen zeigen, dass bereits kleine Veränderungen der CO2-Konzentration ausreichen, um einen Wechsel der Zirkulationsmuster hervorzurufen. Diese können dann einen raschen Temperaturanstieg auslösen“, sagt Xu Zhang.

Eisberge bei Ilulisaat, Foto: Heiner Kubny
Eisberge bei Ilulisaat, Foto: Heiner Kubny

Die Verfasser der Studie zeigen ausserdem, dass der CO2-Anstieg Hauptverursacher für veränderte Ozeanströmungen während des Übergangs von einer Eiszeit zur Warmzeit ist. „Ob der CO2-Anstieg in Zukunft ähnliche Effekte hervorrufen wird, können wir mit den Ergebnissen nicht zwingend vorhersagen, weil sich die Rahmenbedingungen heute von denen während einer Eiszeit unterscheiden. Allerdings können wir zeigen, dass es in der Erdgeschichte definitiv abrupte Klimaänderungen gegeben hat, die auf kontinuierlich steigende CO2-Konzentrationen zurückzuführen sind“, betont Klimawissenschaftler Gerrit Lohmann.

Quelle: AWI, Bremerhaven