Antarktis: Veränderte Höhenwinde könnten Eisschmelze beschleunigen
Die Höhenwinde des südlichen Westwindgürtels haben sich in Zyklen immer wieder verändert, wodurch Kettenreaktionen in der Antarktis ausgelöst werden – vom verstärkten Auftrieb warmen Tiefenwassers bis hin zur einer verringerten Stabilität des Eisschildes. Diese Erkenntnisse hat ein Forscherteam unter Leitung des Alfred-Wegener-Instituts Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) gewonnen. Die Forschungsarbeiten, darunter eine Expedition mit dem Forschungsschiff SONNE, wurden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Projekts CHIMEBO gefördert.
Das Südpolarmeer ist eine große Herausforderung für jeden Seefahrer. Dieser Ozean ist ständig in Bewegung, die Wellen türmen sich oft haushoch. Durch starke Westwinde sowie eine unterschiedliche Wasserdichte wird die stärkste Meeresströmung unseres Planeten erzeugt, der Antarktische Zirkumpolarstrom, der um den antarktischen Kontinent zirkuliert. Er transportiert etwa 150-mal so viel Wasser wie alle Flüsse zusammen.
Der Zirkumpolarstrom verbindet alle Weltmeere und spielt daher eine wichtige Rolle im Klimasystem, da hier sehr viel Wärme und Kohlenstoff zwischen dem Ozean und der Atmosphäre ausgetauscht werden. Wissenschaftler nehmen an, dass dem Südpolarmeer in der Erdgeschichte eine entscheidende Rolle bei der Regulierung natürlicher Klimaschwankungen zukommt.
Bislang ging die Wissenschaft davon aus, dass sich die Höhenwinde des südlichen Westwindgürtels, die den Zirkumpolarstrom mit antreiben, gleichförmig verhalten. Allerdings haben sich diese Höhenwinde immer wieder zyklisch auf Zeitskalen von etwa 21.000 Jahren verändert, wie ein Forscherteam unter Leitung des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) herausgefunden hat. Die beteiligten Forscherinnen und Forscher stellten hierbei einen Zusammenhang mit den sogenannten Präzessionszyklen fest - Taumelbewegungen der Erdachse, die sich ebenfalls in einer 21.000-jährigen Periode vollziehen.
Die Erkenntnisse des Forscherteams basieren auf paläozeanographischen und sedimentologischen Untersuchungen von Sedimentkernen, die im Pazifik vor Chile während der Expedition SO-211 mit dem Forschungsschiff SONNE gewonnen wurden. Die durch Niederschläge bedingten Veränderungen des Sedimenteintrags in den Ozean konnten dabei für die vergangenen eine Million Jahre analysiert werden. Eine Studie zu den Ergebnissen wurde jetzt in den Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) veröffentlicht.
„Die Studie liefert erstmals Hinweise auf langfristige Änderungen der Höhenwinde des südlichen Westwindgürtels über dem Südpazifik", erklärt der AWI-Wissenschaftler und Hauptautor der Studie, Frank Lamy. Die darin veröffentlichten Klimamodelle zeigen, dass die Niederschlagsschwankungen letztendlich mit der Konfiguration der Höhenwinde über dem Südpazifik zusammenhängen. Diese spalten sich in einen subtropischen, mittleren sowie einen subpolaren Ast auf. Subpolare Höhenwinde wiederum haben Auswirkungen auf die Stärke und Position des Zirkumpolarstromes. Gleichzeitig steuern die Höhenwinde den Auftrieb des relativ warmen und CO2-reichen Tiefenwassers im Antarktischen Ozean – ein Phänomen, das sich laut Studien ebenfalls verstärkt hat. So haben Wissenschaftler des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung herausgefunden, dass immer mehr warmes Tiefenwasser auf den westantarktischen Schelf schwappt und diese flachen Gewässer aufheizt. Die Schmelze des Eisschildes könnte dadurch beschleunigt werden.
Auch durch die in vielen Klimamodellen prognostizierte Zunahme der El Niño-Southern Oscillation (ENSO) könnte zu Veränderungen der Höhenwinde führen und die genannten Prozesse verstärken, betont Lamy. Das globale Klimaphänomen sei eng an die Westantarktis gekoppelt. In weiteren Studien wurde nachgewiesen, dass ein starker El Niño-Effekt im tropischen Pazifik sich bis in die Südpolarregion auswirkt und diese Region erwärmt – ebenfalls mit negativen Folgen für die Stabilität des Eisschildes.