05.04.2017

Umwälzpumpe des Atlantiks

Messungen in der Labradorsee zeigen komplexes Wechselspiel zwischen Ozean und Atmosphäre.

Milde Winter in Nordeuropa, Regen­fälle in West­afrika, Hurri­kane in Nordamerika – mit der Energie, die die großen Meeres­strömungen rund um die Erde verteilen, beeinflussen sie sowohl das globale Klima als auch regionale Wetter­phänomene. Eine der Schlüssel­regionen für die globale Ozean­zirkulation befindet sich in der Labrador­see zwischen Nord­amerika und Grönland. Dort kühlt sich warmes, salzhaltiges Wasser, das nahe der Meeres­oberfläche aus dem Süden heran­transpor­tiert wird, so stark ab, dass es in die Tiefe sinkt. Von dort aus bewegen sich die Wasser­massen im tiefen Ozean wieder in Richtung Süden. Damit ist das Gebiet eine der Regionen, die entscheidend zur globalen Umwälz­bewegung im Weltozean beitragen.

Abb.: Temperatur und Oberflächenströmung in einem hochauflösenden Modell des Nordatlantiks. (Bild: Geomar)

Am südlichen Ausgang der Labrador­see unterhält das Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozean­forschung Kiel seit 1997 fest verankerte Mess­instrumente, die alle Ebenen dieses Strömungssystems erfassen. Nun gelang einem Team von vier Ozeano­graphen die bisher voll­ständigste Analyse mit den dort gewonnenen Daten. „Wir konnten aus der Analyse der Messdaten Zusammen­hänge zwischen den nach Süden gerichteten Tiefen­strömungen und den Wind­systemen über dem Nord­atlantik nachweisen, die bisher unbekannt waren“, sagt Geomar-Forscher Rainer Zantopp.

Die ozeano­graphischen Observa­torien des Geomar liegen bei 53 Grad nördlicher Breite am westlichen Rand der Labra­dorsee. Sie bestehen aus einer Reihe von Strömungs­messern und Sensoren für Temperatur und Salzgehalt, die an Ketten und Stahl­seilen angebracht sind. Am unteren Ende halten Gewichte die Veran­kerungen am Meeres­boden, Auftriebs­körper ziehen die oberen Enden Richtung Oberfläche. „So können wir die Meeres­strömungen von knapp unter der Oberfläche bis knapp über dem Grund erfassen“, erklärt Rainer Zantopp. Zusätzlich flossen in die Studie Daten ein, die die Forscher bei insgesamt 13 wissen­schaftlichen Ausfahrten in dem Gebiet zwischen 1996 und 2014 erhoben haben, mehrheit­lich mit den deutschen Forschungs­schiffen Meteor und Maria S. Merian, sowie mit dem fran­zösischen Forschungs­schiff Thalassa.

Die Auswertung ergab, dass die nach Süden gerichteten Tiefen­strömungen am westlichen Rand des Atlantiks Schwankungen auf verschiedenen Zeit­skalen aufweisen. Besonders überrascht waren die Autoren von der tiefsten Strömung nahe am Meeresboden des Nordwest­atlantiks. „Sie ist zwar konstanter als die der oberen Stockwerke, variiert aber in einem fast zehn­jährigen Rhythmus“, berichtet der Kieler Ozeano­graph. Bei der weiteren Analyse erwiesen sich die Schwankungen der tiefsten Strömung als synchron mit denen der Wind­systeme über dem Nord­atlantik. Sie werden maßgeblich vom Druck­verhältnis zwischen dem Azorenhoch und dem Islandtief, der Nordat­lantischen Oszillation (NAO), beeinflusst. „Die Stärke der Tiefenströmung aus der Labrador­see in Richtung Süden weist ähnliche Schwankungen auf wie die NAO“, so Rainer Zantopp. „Wir waren überrascht, das Signal so klar in unseren Messdaten wiederzufinden.“

Diese Erkenntnis aus den ozeano­graphischen Langzeit­beobachtungen ist von großer Bedeutung für die Klima­forschung insgesamt: „Je besser wir das Wechsel­spiel zwischen Ozean und Atmosphäre verstehen, desto zuverlässiger können wir natürliche Schwankungen und von Menschen verursachte Verän­derungen unterscheiden und so Prognosen über zukünf­tige Entwick­lungen erstellen“, betont Rainer Zantopp.

Geomar / JOL

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