FAQ

Wie wahrscheinlich sind wesentliche oder abrupte Klimaänderungen wie z.B. das Abschmelzen der Eisschilde oder Änderungen in der globalen Meereszirkulation?

Basierend auf den derzeit verfügbaren Modellergebnissen, wird es als nicht wahrscheinlich erachtet, dass abrupte Klimaänderungen wie z.B. der Kollaps des westantarktischen Eisschilds, das schnelle Abschmelzen des grönländischen Eisschilds oder großskalige Änderungen der ozeanischen Zirkulationssysteme im 21. Jahrhundert auftreten werden. Jedoch wird das Auftreten solcher Veränderungen mit fortschreitender Störung des Klimasystems immer wahrscheinlicher.

Die physikalische, chemische und biologische Analyse grönländischer Eisbohrkerne, mariner Sedimente aus dem Nordatlantik und anderen Gebieten sowie vieler anderer Klimaarchive zeigen, dass sich lokale Temperaturen, Windsysteme und Wasserkreisläufe innerhalb weniger Jahre sehr rasch ändern können. Der Vergleich von Analyseergebnissen aus Klimaarchiven verschiedener Orte der Welt zeigt, dass es in der Vergangenheit große Veränderungen von hemisphärischem bis weltweitem Ausmaß gab. Dies hat zu der Ansicht geführt, dass das Klima in der Vergangenheit instabil war und Phasen abrupten Wandels durchlief. Der kontinuierliche Anstieg von Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre könnte eine Störung darstellen, die stark genug ist, um abrupte Veränderungen im Klimasystem auszulösen. Ein solcher Eingriff ins Klimasystem könnte große Folgen haben.

Bevor im Folgenden ein paar Beispiele solcher Veränderungen erörtert werden, ist es hilfreich, die Begriffe „abrupt“ und „wesentlich“ zu beschreiben. „Abrupt“ bedeutet, dass Veränderungen viel schneller auftreten als die Störung, die den Wandel herbeigeführt hat; anders ausgedrückt: die Reaktion ist nicht linear. Eine „wesentliche“ Klimaänderung schließt Veränderungen ein, die die Bandbreite geläufiger natürlicher Variabilität überschreiten und eine räumliche Ausdehnung zeigen, die von mehreren tausend Kilometern bis zum globalen Maßstab reichen. Auf der lokalen bis regionalen Skala sind abrupte Änderungen ein übliches Merkmal der natürlichen Klimavariabilität. Hier werden keine vereinzelten, kurzlebigen Ereignisse betrachtet, die passender als „Extremereignisse“ bezeichnet werden, sondern eher großskalige Veränderungen, die sich schnell entwickeln und mehrere Jahre bis Jahrzehnte fortdauern. Beispiele für abrupte Ereignisse mit lokalen bis regionalen Konsequenzen sind, z.B. die Verschiebung der Meeresoberflächentemperaturen im Ostpazifik Mitte der 1970er Jahre oder die Verringerung des Salzgehalts in den oberen 1.000 m der Labradorsee seit Mitte der 1980er Jahre. Diese stehen im Gegensatz zu den längerfristigen Ereignissen auf größeren Skalen, auf denen im Weiteren das Hauptaugenmerk liegt.

Ein weiteres Beispiel ist ein möglicher Zusammenbruch bzw. Stillstand des Golfstroms, der eine breite öffentliche Aufmerksamkeit erreicht hat. Der Golfstrom ist ein vorwiegend horizontaler Strom im nordwestlichen Atlantik und wird durch den Wind angetrieben. Er stellt ein stabiles Merkmal der allgemeinen Meereszirkulation dar. Seine nördliche Fortsetzung, die die Tiefenwasserbildung in den grönländisch-norwegisch-isländischen Meeren nährt und diesen Meeren sowie nahe gelegenen Landgebieten dabei wesentliche Wärmemengen zuführt, wird stark durch Dichteveränderungen des Oberflächenwassers in diesen Gebieten beeinflusst. Diese Strömung stellt das nördliche Ende einer meridionalen Umwälzzirkulation (MOC) dar, die sich entlang des westlichen Rands des Atlantischen Beckens gebildet hat. Ein einheitliches Ergebnis von Klimamodellsimulationen ist, dass die Stärke der MOC abnimmt und mit ihr die Wärmezufuhr in diese Gebiete, wenn die Dichte des Oberflächenwassers im Nordatlantik aufgrund einer Erwärmung oder einer Verringerung des Salzgehalts abnimmt. Starke anhaltende Minderungen des Salzgehalts könnten in allen Klimamodellberechnungen sogar zu einer noch beträchtlicheren Verringerung oder zum kompletten Stillstand der MOC führen. Solche Veränderungen hat es in der fernen Vergangenheit tatsächlich gegeben.

Nun geht es darum, ob der zunehmende menschliche Einfluss auf die Atmosphäre eine hinreichend starke Störung der MOC darstellt, um einen solchen Wandel herbeiführen zu können. Der Anstieg der Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre führt zur Erwärmung und Intensivierung des Wasserkreislaufs. Letzteres bewirkt eine Abnahme des Salzgehalts des Oberflächenwassers im Nordatlantik, da mehr Regen zu mehr Süßwasserabfluss aus den Flüssen der Region in die Ozeane führt. Die Erwärmung bringt auch das Landeis zum Schmelzen und sorgt somit für mehr Süßwasserzufuhr sowie für eine weitere Verringerung des Meeresoberflächensalzgehaltes. Beide Auswirkungen würden die Dichte des Oberflächenwassers verringern (welches eine hohe Dichte haben und schwer genug sein muss, um zu sinken und so die MOC anzutreiben) und so zu einer Minderung der MOC im 21. Jahrhundert führen. Es wird davon ausgegangen, dass diese Minderung im Gleichschritt mit der Erwärmung einhergeht: Keines der aktuellen Modelle simuliert eine abrupte (nicht lineare) Verringerung oder einen kompletten Stillstand in diesem Jahrhundert. Es existiert eine breite Streuung zwischen der von den Modellen simulierten Abnahme der MOC; die Bandbreite reicht von praktisch keiner Reaktion bis zu einem Rückgang um über 50 % bis zum Ende des 21. Jahrhunderts. Diese Abweichungen zwischen den Modellen sind darauf zurückzuführen, dass in den verschiedenen Modellen die Stärke der atmosphärischen und ozeanischen Rückkopplungen unterschiedlich simuliert wird.

Auch das langfristige Schicksal der MOC ist ungewiss. Viele Modelle zeigen eine Erholung der MOC, sobald sich das Klima stabilisiert hat. Einige Modelle arbeiten mit Schwellenwerten für die MOC, welche überschritten werden, wenn der Antrieb stark genug ist und lange genug anhält. Solche Simulationen zeigen dann eine stufenweise Verringerung der MOC, die sogar fortsetzt, nachdem sich das Klima stabilisiert hat. Eine Quantifizierung der Wahrscheinlichkeit, dass dies geschieht, ist gegenwärtig nicht möglich. Doch selbst wenn es geschähe, würde Europa trotzdem eine Erwärmung erfahren, denn der durch zunehmende Treibhausgase verursachte Strahlungsantrieb würde die mit der MOC-Verringerung verbundene Abkühlung ausgleichen. Katastrophenszenarien, die den Anfang einer durch Stillstand der MOC ausgelösten Eiszeit andeuten, sind also reine Spekulationen, da kein Klimamodell solche Entwicklung aufzeigt. Tatsächlich sind die zu einer Eiszeit führenden Prozesse hinreichend bekannt und völlig verschieden von den hier besprochenen, sodass ein derartiges Szenario ausgeschlossen werden kann.

Unabhängig von der langfristigen Entwicklung der MOC stimmen Modellsimulationen überein, dass die Erwärmung und die sich daraus ergebende Abnahme des Salzgehalts während der nächsten Jahrzehnte die Tiefenwasserbildung in der Labradorsee beträchtlich verringern wird. Dies wird die Eigenschaften der Wassermassen der mittleren Schichten im Nordatlantik verändern und sich möglicherweise auch auf die Tiefen des Ozeans auswirken. Die langfristigen Folgen eines solchen Wandels sind nicht bekannt.

Andere viel diskutierte Beispiele für einen abrupten Klimawandel sind das rasche Abschmelzen des grönländischen Eisschilds oder der plötzliche Zusammenbruch des westantarktischen Eisschilds. Modellsimulationen und Beobachtungen deuten darauf hin, dass die Erwärmung in den hohen Breiten der Nordhemisphäre das Abschmelzen des grönländischen Eisschilds beschleunigt und dass diese Schmelze nicht durch vermehrten Schneefall infolge des verstärkten Wasserkreislaufs ausgeglichen werden kann. Als eine Folge kann der grönländische Eisschild in den kommenden Jahrhunderten beträchtlich schrumpfen. Die Ergebnisse legen zudem nahe, dass es eine kritische Temperaturschwelle gibt, jenseits derer der grönländische Eisschild komplett verschwinden würde. Diese Schwelle könnte in diesem Jahrhundert überschritten werden. Das völlige Abschmelzen des grönländischen Eisschilds, das den Meeresspiegel weltweit um etwa sieben Meter anheben würde, ist jedoch ein langsamer Prozess, der viele Hunderte von Jahren dauern würde.

Satelliten- und in situ-Beobachtungen von Eisströmen hinter zerfallenden Eisschelfen verdeutlichen einige schnelle Reaktionen von Eisschildsystemen. Dies verursacht Diskussionen über die gesamte Stabilität des westantarktischen Eisschilds, dessen Zusammenbruch weitere fünf bis sechs Meter Meeresspiegelanstieg auslösen würde. Während diese Eisströme durch die vor ihnen liegenden Schelfe gebremst werden, ist bislang unbekannt, ob eine Verringerung oder ein Wegfall dieser Wirkung von relativ begrenzten Teilen des Eisschilds tatsächlich einen großflächigen Abfluss vieler Eisströme und somit eine Destabilisierung des gesamten westantarktischen Eisschilds auslösen könnte. Eisschildmodelle beginnen erst, solche kleinskaligen dynamischen Prozesse, die komplizierte Wechselwirkungen mit dem Gletscherbett und dem Ozean im Umkreis des Eisschilds beinhalten, abzubilden. Deshalb kann die aktuelle Generation von Eisschildmodellen keine Aussagen zur Wahrscheinlichkeit oder zum zeitlichen Ablauf eines solchen Ereignisses geben.

 

Quelle:
IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, S. 818, FAQ 10.2.

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