Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Atlantischer Wirbelstrom erweist sich als „gekipptes Element“

25.06.2010
Ein starker Süßwassereinstrom in den Nordatlantik vor 8200 Jahren könnte die Strömungen des Atlantischen Subpolarwirbels plötzlich und anhaltend verstärkt haben. Dadurch hat sich auch die Bildung von Tiefenwasser im Nordatlantik verstärkt, wie neue Klimasimulationen zeigen. Der verstärkte Wirbelstrom könnte auch zur Klimastabilität seit der letzten Eiszeit beigetragen haben, schreiben die Forscher im elektronischen Online-Journal „G-Cubed“ der American Geophysical Union.

Gemeinsame Pressemitteilung des Bjerknes Centre for Climate Research, Norwegen, und des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK), Deutschland

Strömt mehr Süßwasser in den Nordatlantik, vermindert das nach heutiger Auffassung die Bildung von Tiefenwasser und damit den Antrieb der Atlantischen meridionalen Umwälzströmung. Weil Salzwasser dichter ist, bleibt das Süßwasser an der Oberfläche und blockiert Strömungen in die Tiefe. Geologische Hinweise lassen jedoch darauf schließen, dass der plötzliche Zustrom des Wassers aus einem See von der siebenfachen Größe aller heutigen amerikanischen Großen Seen vor 8200 Jahren sogar als zusätzlicher Anstoß der Tiefenwasserbildung und der heutigen Ozeanzirkulation gewirkt haben könnte.

„Ein plötzlicher Übergang der Oberflächenzirkulation des Atlantischen Subpolarwirbels in den heutigen, verstärkten Zustand löst den scheinbaren Widerspruch zwischen diesen Ereignissen auf“, sagt Andreas Born vom norwegischen Bjerknes Centre für Klimaforschung. Unter Berücksichtigung dieses Übergangs konnten Born und Anders Levermann vom PIK anhand unterschiedlicher Datensätze zum damaligen Klima das so genannte 8k-Event rekonstruieren. Dieses Klimaereignis, benannt nach seinem Eintritt vor 8200 Jahren, ist als die stärkste klimatische Abkühlung Grönlands während der vergangenen 11.000 Jahre bekannt.

Gleichzeitig zu diesem Ausschlag der grönländischen Temperaturkurve nach unten kühlte sich das Oberflächenwasser im westlichen Nordatlantik plötzlich und anhaltend ab und die Tiefenwasserbildung in der Labradorsee zwischen Kanada und Grönland setzte ein. Sedimente vom nordöstlichen Teil des Mittelatlantischen Rückens südwestlich von Island lassen dagegen auf eine ähnlich plötzliche und anhaltende Erwärmung des Wassers schließen. Bislang war ungeklärt, wie diese Entwicklungen zusammenhängen.

„Die Temperaturänderungen des Nordatlantiks passen ins Bild eines plötzlichen Sprungs des Wirbels in einen verstärkten Zustand“, erklärt Anders Levermann. Ausgelöst wurde der Übergang durch den kurzzeitigen, aber sehr starken Zustrom von Süßwasser. „Im verstärkten Zustand kann der Atlantische Subpolarwirbel als ‚gekipptes Element’ bezeichnet werden“, sagt Levermann.

Kippelemente sind die verwundbarsten Bestandteile des Erdsystems. Über kritische Schwellenwerte hinaus belastet können diese Prozesse im Gesamtgefüge „kippen“ und von da an grundsätzlich anders ablaufen. Im verstärkten Zustand des Atlantischen Subpolarwirbels wird um sein Zentrum herum vermehrt Tiefenwasser gebildet, wobei sich der heutige Zustand der Zirkulation einstellt.

Der neu entdeckte Zusammenhang lässt das 8k-Event, das auch als Prüfstein für die Anfälligkeit der Atlantischen meridionalen Umwälzströmung für Süßwasser angesehen wird, in einem neuen Licht erscheinen. Zwar besteht kein Zweifel daran, dass die Umwälzströmung zeitweilig geschwächt wurde. Die Abschwächung könnte jedoch weniger stark gewesen sein als bisher angenommen wurde, vermuten die Autoren.

Die plötzliche Veränderung des Subpolarwirbels beruht auf zwei Mechanismen für Selbstverstärkungen. Zum einen reichert sich durch den intensiveren Wirbelstrom Salzwasser im Nordatlantik an. Der höhere Salzgehalt des Oberflächenwassers fördert die Bildung von Tiefenwasser. Zum anderen verstärkt der intensivere Wirbelstrom die Wärmeabgabe im Zentrum. Beide Effekte, die Salzanreicherung und der Wärmeverlust, erhöhen gegenüber der relativ leichten Außenseite die Dichte im Zentrum des Wirbels. In der Folge senkt sich die Meeresoberfläche im Zentrum und der Wirbelstrom wird verstärkt.

Zusätzlich zu diesen selbstverstärkenden Rückkopplungen gibt es eine Wechselwirkung des Subpolarwirbels mit der Tiefenströmung über den unterseeischen Grönland-Schottland-Rücken. Der Einstrom von Süßwasser vermindert die Tiefenwasserbildung im Nordmeer und damit den Zufluss von dichtem Tiefenwasser zum nördlichen Rand des Subpolarwirbels. Dadurch wird der Wirbel außen leichter und geringfügig verstärkt. Dies wiederum löst die beiden selbstverstärkenden Rückkopplungsmechanismen aus, die den Subpolarwirbel zusätzlich verstärken.

Das 8k-Event mit der großräumigen Abkühlung in der nordatlantischen Region fällt mit einem Schmelzwasserausbruch aus dem Agassizsee in Nordamerika zusammen. Diese Süßwasser-Überflutung hat wahrscheinlich die Atlantische meridionale Umwälzströmung und den Wärmetransport aus tropischen in nordatlantische Gewässer abgeschwächt. Nach einigen Jahrhunderten hat sich die Umwälzströmung erholt und die Temperaturen im Nordatlantik stiegen wieder auf ihr vorheriges Niveau. Die Studie von Born und Levermann zeigt jedoch, was sich an den Strömungssystemen im Nordatlantik dauerhaft verändert hat.

Artikel: Born, A., and A. Levermann (2010), The 8.2 ka event: Abrupt transition of the subpolar gyre toward a modern North Atlantic circulation, Geochem. Geophys. Geosyst., 11, Q06011, doi:10.1029/2009GC003024.

Für weitere Informationen oder Interviews nehmen Sie bitte Kontakt auf mit:

Andreas Born
Bjerknes Centre for Climate Research, Bergen, Norway
Telefon: +47 5558 24 61
E-Mail: andreas.born@bjerknes.uib.no
PIK-Pressestelle
Telefon: +49 331 288 25 07
E-Mail: presse@pik-potsdam.de

Patrick Eickemeier | idw
Weitere Informationen:
http://www.bjerknes.uib.no
http://www.agu.org/pubs/crossref/2007/2007GL031732.shtml

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät
21.09.2017 | Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

nachricht Der Salzwasser-Wächter auf der Darßer Schwelle
19.09.2017 | Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie