Klima : Wenn die Pumpe kollabiert
Eine Reihe neuer Studien deutet darauf hin, dass ein entscheidender Kipppunkt im globalen Klimasystem näher ist als bislang angenommen. Droht eine neue Eiszeit?
Die britische Königsfamilie stürzt im Helikopter über Schottland ab – der Sprit ist eingefroren. Die Nordhalbkugel schockgefroren, Eiszeitdämmerung über Nacht: Das gibt es nur in Roland Emmerichs «The Day After Tomorrow» aus dem Jahr 2004. Als könnte ein derart überspitztes Zukunftsszenario uns vor der drohenden Klimakatastrophe warnen – noch dazu in der Gestalt einer neuen Eiszeit als Folge der globalen Erhitzung.
Bloss hat die Kausalkette, die im Film zur Erklärung der Abkühlung herangezogen wird, wissenschaftlich durchaus Hand und Fuss: Die Atlantische Umwälzzirkulation, besser bekannt unter ihrem englischen Kürzel Amoc, gilt als einer der entscheidenden Hebel im globalen Klimasystem. Wenn sie kippt, drohen Europa tatsächlich deutlich tiefere Temperaturen.
Die Amoc transportiert warmes Wasser aus dem südlichen Teil des Atlantiks in den nördlichen Richtung Europa und Arktis, wo es abkühlt und absinkt, um in den Tiefen des Ozeans Richtung Süden zurückzufliessen. Im Detail sind die Mechanismen komplex und von einer Vielzahl von Faktoren abhängig, darunter subtilen Veränderungen der Wasserdichte als Folge von Schwankungen im Salzgehalt. Das macht Modellprognosen schwierig, weil diese Salzkonzentrationen auch die Geschwindigkeit der Umwälzpumpe beeinflussen.
Dass diese Pumpe langsamer geworden ist und schwächelt, bestreitet in der Wissenschaft kaum jemand. Heftig debattiert wird hingegen, ob dies noch Teil der natürlichen Schwankungen ist. Nein, argumentieren jetzt gleich mehrere neue Studien: Die Abschwächung verstärkt sich – angetrieben von der menschengemachten Klimaerhitzung. Hört auf, um den heissen Brei herumzureden, forderte der Klima- und Meeresforscher Stefan Rahmstorf, einer der renommiertesten Experten für die Amoc, kürzlich im «Guardian»: «Nehmt die Evidenz endlich ernst!»
Die Atlantische Umwälzzirkulation mit warmen und kalten Strömungen
Rätselhafter «cold blob»
In einem aktuellen Paper doppelt Rahmstorf nach und listet diese Evidenz Punkt für Punkt auf, angefangen bei den realen Messdaten, die seit 2004, dem Erscheinungsjahr von «The Day After Tomorrow», erhoben werden. Sie zeigen eine deutliche Verlangsamung der Atlantischen Umwälzzirkulation. Der Erhebungszeitraum von gut zwanzig Jahren ist indes für eindeutige Aussagen noch zu kurz. Deshalb stellt ihnen Rahmstorf zusammen mit seiner Forschungskollegin Levke Caesar eine Reihe sogenannter Fingerabdrücke der Amoc zur Seite, zentraler Indikatoren zur Stabilität der Pumpe, für die weiter zurückreichende Daten vorliegen.
Dazu zählt der «cold blob», ein ausgedehnter Kältebereich südlich von Grönland, der als eine der auffälligsten Anomalien der Klimaerhitzung gilt, die den Ozean überall sonst wärmer werden lässt. Und just in diesem Gebiet ist gemäss Messdaten aus den vergangenen 120 Jahren der Salzgehalt auf ein historisches Tief gesunken, während im südlichen Atlantik die normalerweise stabile Salzkonzentration seit 1980 steigt. Verschiedene Studien mit Daten, die teilweise bis 1940 zurückreichen, zeigen überdies, dass die Durchlüftung der Ozeantiefen im Nordatlantik abnimmt. Auch dies ein deutliches Zeichen für die Verlangsamung der Umwälzpumpe.
Und dann sind da die Daten aus dem Klimaarchiv, gewonnen aus Sedimentmessungen von Schlamm oder Plankton, das sich über Jahrtausende auf dem Meeresgrund abgelagert hat. Sie alle weisen in dieselbe Richtung: Die Amoc begann sich im 19. Jahrhundert zu verlangsamen – ab Mitte des 20. Jahrhunderts in verschärftem Mass. In den letzten tausend Jahren war die Geschwindigkeit der Strömung noch nie so gering.
Minus 48 Grad in Oslo
Die Frage ist also weniger, ob, sondern wann die Amoc kippen könnte – wie viel Zeit uns also bleibt, um mit entschlossenen Massnahmen gegen die Klimaerhitzung die Katastrophe noch abzuwenden. Dazu sorgte jüngst eine Studie in der Fachzeitschrift «Science Advances» für Furore: Sie zeigt, dass sich die Amoc viel rascher verlangsamt – um sechzig Prozent –, als bisher vom Weltklimarat IPCC angenommen. Selbst wenn man vom mittleren IPCC-Szenario ausgeht, das mit einer Erderwärmung von maximal zwei Grad Celsius bis zur Jahrhundertwende rechnet, steigt damit das Risiko deutlich an, dass die Amoc vor 2100 kippt.
Rahmstorf befürchtet, dass das sogar bereits Mitte des Jahrhunderts geschehen könnte, zumal die Studie nicht berücksichtigt, dass ein Schmelzen des Grönlandeisschilds die Dynamik noch beschleunigt, wie er gegenüber dem «Guardian» argumentiert. Doch was bedeutet dieses Kippen genau – und was wären die Folgen?
Ein Kollaps erstreckt sich über mehrere Dekaden, in denen die Strömung extrem schwach wird. Die Amoc vermag sich nicht zu erholen und bleibt womöglich über mehrere Jahrhunderte im neuen Zustand, wie der Berner Ozeanograf und Klimaforscher Thomas Frölicher erklärt. «Aber auch wenn man den genauen Kipppunkt nicht kennt: Die Konsequenzen lassen sich sehr wohl quantifizieren.» Es käme, wie Johan Rockström, Direktor des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung, in einer kürzlich publizierten Studie vorrechnet, zu einer globalen Neuverteilung der Hitze. In der südlichen Hemisphäre erhöhten sich die Temperaturen jenseits des 60. Breitengrads gar um bis zu zehn Grad. Der tropische Regengürtel würde sich verschieben – mit katastrophalen Folgen für Millionen von Menschen, die dort von der Landwirtschaft abhängig sind. Die Sahelzone in Afrika etwa dürfte komplett austrocknen.
Die nördliche Hemisphäre hingegen würde sich abrupt abkühlen, im Schnitt lägen die Temperaturen in Nordeuropa rund 5 Grad tiefer, nördlich des 60. Breitengrads sogar um bis zu 7 Grad. Im Winter wäre mit häufigeren Stürmen und Extremtemperaturen von bis zu minus 48 Grad in Oslo zu rechnen. Arktische Eismassen bedeckten nicht nur die skandinavische Küste komplett, sondern auch grosse Teile der britischen Küste, mit Extremen von minus 19 Grad in London und 30 Grad unter null in Edinburgh. Temperaturen, auf die weder Gesellschaft noch Infrastruktur ausgelegt sind.
Und weil die Sommer trockener würden, käme es vor allem im südlichen Europa zu ausgedehnten Dürreperioden. Modellrechnungen für Grossbritannien zeigen, dass eine Landwirtschaft, die auf natürlichen Regenfällen basiert, so kaum noch möglich sein wird. «Die Schäden, die ein Amoc-Kollaps in England verursachen würde, sind bis zu eine Grössenordnung höher als solche der Klimaerhitzung allein», sagt Frölicher. «Dass es in der Schweiz keine Studien dazu gibt, finde ich besorgniserregend. Wir befinden uns im Blindflug.» Nachfragen bei den beiden landwirtschaftlichen Forschungsinstitutionen Agroscope und FiBL bestätigen, dass bislang noch niemand untersucht hat, wie sich ein Kollaps auf die Schweizer Landwirtschaft auswirken würde.
«Es wäre dringend nötig, ein solches Szenario in die Anpassungsstrategien miteinzubeziehen», sagt Frölicher. Als koordinierender Leitautor beim IPCC und Experte für Kippsysteme stört ihn besonders, dass die Konsequenzen eines Amoc-Kollapses auch für den Globalen Süden bislang oft ausgeblendet wurden. Sollte die Umwälzpumpe tatsächlich bereits Mitte dieses Jahrhunderts kippen, so wären die skizzierten klimatischen Veränderungen bis 2100 womöglich Tatsache. «Selbst wenn sich die Wahrscheinlichkeit eines solchen Szenarios kaum berechnen lässt und sehr gering sein kann, bleibt das Risiko erheblich. Es ergibt sich aus der Kombination von Eintrittswahrscheinlichkeit und möglichem Schaden – und dieser wäre immens.» ●
