Atmosphärische Brücke zwischen Nordatlantik und Indischem Ozean

Ein Wissenschaftlerteam um Dr. Mahyar Mohtadi vom MARUM, dem Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen, weist nach, dass Klimaänderungen in der Vergangenheit im tropischen Indik durch Änderungen im Nordatlantik verursacht wurden.

Diese Ergebnisse basieren auf Klimarekonstruktionen der vergangenen 45.000 Jahre sowie auf Computersimulationen und werden nun in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature präsentiert.

Im Nordatlantik befördern Meeresströmungen wie eine große Pumpe sehr salziges, warmes Oberflächenwasser aus den Tropen gen Norden. Dort kühlt es ab, wird dadurch schwerer und sinkt in tiefere Ozeanstockwerke ab, um dann Richtung Äquator zurückzufließen. In der jüngeren Klimageschichte des Nordatlantiks kam es immer wieder zu abrupten Kälteeinbrüchen im nordatlantischen Raum, die diese Pumpe abschwächten.

Diese plötzlichen Klimaänderungen sind für die Klimaforschung von besonderem Interesse, da sie sehr schnell durch Ozean und Atmosphäre in andere Gegenden kommuniziert wurden und weltweit für Klimaanomalien sorgten. Sie dienen in Zukunftsszenarien als Fallbeispiele für Situationen, in denen sich die nordatlantische Pumpe in Folge des globalen Klimawandels abschwächt.

Dass auch das tropische Klima im Indischen Ozean auf diese Ereignisse im Nordatlantik reagierte, war bislang umstritten. „Anhand unserer Klimadaten kombiniert mit Computersimulationen konnten wir nun diese Verbindung zwischen dem Impuls im Nordatlantik und der Antwort im tropischen Indik zeigen und die zugrundeliegenden Mechanismen erklären“, so MARUM-Wissenschaftler Dr. Mahyar Mohtadi.

Der Kälteeinbruch im Nordatlantik sorgte für eine Abkühlung in der gesamten nördlichen Halbkugel, was die Bewegungen der Luftmassen veränderte und die globale Luftzirkulation neu ordnete. Der Meeresgeologe fand heraus, dass das Klima im tropischen Indischen Ozean sich veränderte, wenn die Pumpe im Nordatlantik schwächer wurde. Immer dann wurde es in den nördlichen Regionen des Indischen Ozeans trockener, während das Klima in seinen südlichen Bereichen wärmer und feuchter wurde.

Gemeinsam mit Kollegen der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Hannover sowie Kollegen aus den USA und Chile haben die MARUM-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler Meeresablagerungen untersucht, die vor der Westküste Sumatras gewonnen wurden. In diesem Archiv am Meeresboden ist die Klimageschichte des östlichen tropischen Indiks der vergangenen 45.000 Jahre archiviert. Über diesen Zeitraum rekonstruierte Mohtadi die Wassertemperaturen und Salzgehalte.

In allen bislang in früheren Studien erhobenen Datenreihen aus den Tropen überlagern die Signale, die durch die starken Regenfälle zur Monsunzeit verursacht werden, alle anderen. Für ihre Untersuchungen nahmen die Bremer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Proben aus mehreren hundert Metern Wassertiefe in einem Seegebiet zwischen einem Inselbogen und der Küste vor Westsumatra. „An unseren Probennahmeorten treten heute die dominierenden Monsunmuster nicht auf, so dass wir mit diesen Daten die erste monsununabhängige Studie für die Tropen liefern konnten“, erklärt Mohtadi. „So können wir das Klima im Jahresmittel und nicht nur während einer Monsunsaison rekonstruieren.“

Bei der Kombination der Daten mit den Modellsimulationen galt es dann herauszufinden, welche Prozesse zu diesen Mustern führen. „Mit unseren Simulationen konnten wir zeigen, dass in einem Klima mit veränderten Randbedingungen − wie den Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre oder der kontinentalen Eisbedeckung − ein abruptes Abkühlungssignal im Nordatlantik über eine atmosphärische Brücke zu den Veränderungen im Klima des Indischen Ozeans geführt hat“, erklärt Dr. Ute Merkel.

Wissenschaftlicher Artikel:
North Atlantic forcing of tropical Indian Ocean climate
Mahyar Mohtadi, Matthias Prange, Delia W. Oppo, Ricardo De Pol-Holz, Ute Merkel, Xiao Zhang, Stephan Steinke & Andreas Lückge
Erschienen in: Nature 509, 76–80 (01 May 2014), doi:10.1038/nature13196

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Jana Stone
MARUM-Öffentlichkeitsarbeit
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