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Geschwindigkeit des Klimawandels entscheidet über AMOC-Kollaps
Für einen möglichen Kollaps der Atlantischen Umwälzströmung galt bislang vor allem die erreichte Erwärmung als entscheidend. Neue Modellsimulationen zeigen nun, dass auch das Tempo des Klimawandels entscheidend sein könnte. Bei langsam steigendem CO₂ blieb die AMOC im Modell selbst bei 5,5 Grad Erwärmung stabil, bei schnelleren Anstiegen setzte der Kollaps schon um 2 Grad ein.
Utrecht (Niederlande). Die Atlantische Meridionale Umwälzströmung (AMOC) transportiert warmes Oberflächenwasser in den Nordatlantik und führt kaltes Tiefenwasser wieder nach Süden, wodurch sie große Wärmemengen verteilt und das Klima rund um den Atlantik prägt. Seit Jahren wird deshalb untersucht, wie nah die AMOC einem möglichen Kipppunkt kommt.
Häufig wird dieses Risiko über eine globale Erwärmungsschwelle beschrieben, wobei als mittlere Schätzung bisher rund 4 Grad gegenüber dem vorindustriellen Niveau galten und die Unsicherheit von 1,4 bis 8 Grad reicht. Forscher der Utrecht University (UU) um Dr. René van Westen haben nun untersucht, ob eine solche feste Temperaturschwelle die Dynamik der Meeresströmung überhaupt angemessen beschreibt.
Dazu hat das Team mit dem gekoppelten Community Earth System Model (CESM) idealisierte CO₂-Anstiege simuliert, bei denen die atmosphärische CO₂-Konzentration mit 0,5, 2,5 oder 5,0 ppm pro Jahr zunahm. Zum Vergleich lag der beobachtete Anstieg am Mauna-Loa-Observatorium von 2015 bis 2025 im Mittel bei 2,6 ppm pro Jahr.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass es nicht unbedingt eine feste Temperatur gibt, jenseits derer die AMOC zwangsläufig kollabiert. Die Stabilität der Zirkulation hängt davon ab, wie schnell sich das Klima verändert“, sagt Dr. René van Westen.
Im langsamen Modelllauf blieb die AMOC bis zum Ende der Simulation stabil, obwohl die globale Mitteltemperatur zuletzt 5,5 Grad über dem Ausgangsniveau lag. Bei einem CO₂-Anstieg von 2,5 ppm pro Jahr begann der Kollaps dagegen bei 2,02 Grad Erwärmung. Beim noch schnelleren Anstieg von 5,0 ppm pro Jahr setzte er bei 1,99 Grad ein. Damit war nicht allein die erreichte Temperatur entscheidend, sondern auch der Weg dorthin.
Koautor Reyk Börner von der UU betont, dass der langsame Lauf bewusst weit von der heutigen Entwicklung entfernt gewählt wurde, um den Einfluss der Änderungsrate möglichst klar von der schließlich erreichten Erwärmung zu trennen.
„Wir haben bewusst ein Szenario untersucht, das viel langsamer ist als das, was wir heute erleben. Dadurch konnten wir allein den Effekt der Erwärmungsrate isolieren, unabhängig davon, wie warm es am Ende wird“, erklärt Reyk Börner.
Die Ursache liegt nach den Analysen in sehr unterschiedlichen Reaktionszeiten, denn eine Erwärmung kann die AMOC innerhalb von Jahren bis Jahrzehnten schwächen, während stabilisierende Veränderungen im Salz- und Dichtehaushalt des Atlantiks Jahrhunderte benötigen. Bei langsamem Wandel können sich Oberflächenwasser und tiefer Ozean deshalb deutlich gleichmäßiger anpassen.
Zwei Prozesse wirkten im langsamen Modelllauf besonders stabilisierend. Stärkere Verdunstung machte das Atlantikwasser salziger. Zugleich verringerte weniger Meereis im Nordatlantik den späteren Süßwassereintrag durch schmelzendes Eis. Das salzreichere und dichtere Wasser unterstützte dadurch die Tiefenwasserbildung und damit einen starken Zustand der Umwälzströmung. Bei schneller Erwärmung änderten sich die oberflächennahen Wassermassen dagegen schneller als das Ozeaninnere.