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INTERVIEW/225: Forschung, Klima und polar - Launen, Ströme, nackte Zahlen ...    Prof. Monika Rhein im Gespräch (SB)


Umweltphysik auf und mit der Polarstern

Recherche-Reise der Deutschen Physikalischen Gesellschaft am 2./3. Juni 2016 nach Bremerhaven

Monika Rhein über die zwar starken Schwankungen, aber nicht das Versiegen des Golfstroms, seine Bedeutung für das Klima Europas und vieles mehr


"Potsdamer Studie zeigt: Der Golfstrom versiegt", titelte die Märkische Allgemeine [1] im vergangenen Jahr. Die Zeitung, die hier stellvertretend für eine Reihe weiterer Publikationen genannt wird, berief sich auf eine Studie des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK), das allerdings solch steilen Ausdeutungen seiner Forschungen entgegentritt. [2] Dennoch hält sich anscheinend die Vorstellung hartnäckig, daß Europa ohne den Wärmetransport durch den Golfstrom nach Norden eine Eiszeit bevorsteht, ähnlich wie es im Hollywood-Film "The Day After Tomorrow" von Roland Emmerich aus dem Jahre 2004 gezeigt wird.

Sollte dieser Film jenen großen Einfluß auf die öffentliche Wahrnehmung der Problematik haben, wie es ihm mitunter attestiert wird, dann müßte sich die Wissenschaft fragen, ob nicht ein ernsthaftes Vermittlungsproblem besteht, wenn die öffentliche Meinung von Spielfilmen statt von ihren Forschungsergebnissen bestimmt wird.


Beim Interview - Foto: © 2016 by Schattenblick

Prof. Monika Rhein
Foto: © 2016 by Schattenblick

Am zweiten Tag der von der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) gemeinsam mit dem Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) am 2./3. Juni 2016 organisierten Recherche-Reise zum Thema "Umweltphysik auf und mit der Polarstern" hielt Prof. Monika Rhein vom MARUM (Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Uni Bremen) einen Vortrag mit dem Titel "Wie geht es dem Golfstrom?". Zu ihren Kernaussagen gehörte, daß die Zeitreihen der Messungen viel zu kurz sind, um eine Aussage über ein Versiegen des Golfstroms im Zuge des Klimawandels zu treffen, und daß in dem Beobachtungszeitraum der Golfstrom sehr starken Schwankungen unterlag. Es seien keine langfristigen Trends im Transportvolumen dieses Meeresstroms zu erkennen.

Am Vorabend der Recherche-Reise, nach dem Besuch des Bremerhavener Klimahauses Längengrad 8 Ost, in dem man sich dem Themenkomplex Klima auf erlebnisreiche Weise nähern kann, war Prof. Rhein bereit, dem Schattenblick einige Fragen zu ihrem Forschungsgebiet zu beantworten.

Schattenblick (SB): Vor kurzem hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) ihre Unterstützung des von den Universitäten in Bremen und Hamburg eingebrachten Sonderforschungsbereichs Transregio "Energietransfer in der Atmosphäre und im Ozean" bewilligt. Könnten Sie uns berichten, was in dem Projekt erforscht werden soll?

Prof. Monika Rhein (MR): Bei diesem Projekt arbeiten meine Kolleginnen und Kollegen aus den Fachgebieten Mathematik der Atmosphäre und Mathematik des Ozeans experimentell und theoretisch zusammen. In den heutigen Klimamodellen wird noch nicht sehr gut dargestellt, daß sehr kleine Prozesse, die im Millimeterbereich stattfinden, auf 1000-Kilometer-Skalen rückwirken. Das bedeutet, daß der Energiehaushalt noch nicht geschlossen darstellbar ist. Ihn zu schließen, halten wir für eines der brennendsten Probleme der Klimamodelle.

Wir wollen auf verschiedenen Ebenen zusammenarbeiten, um das Verständnis für Prozesse, wie die Energie von der Atmosphäre in die Ozeane und umgekehrt hin- und hergeschoben wird, zu vertiefen. Dabei geht es auch darum, das mathematisch besser zu formulieren und die Ergebnisse dann in die Klimamodelle einzubauen. Aus dem Grund arbeiten wir zusätzlich auch mit verschiedenen Klimamodellierern in Deutschland zusammen, so daß wir die einmalige Gelegenheit haben, Grundlagenforschung direkt im Klimamodell anwenden zu können.

SB: Sie sind Mitglied der Strategiegruppe "Ozeanzirkulation & Klima" im Konsortium Deutsche Meeresforschung. Werden dort ähnliche Fragen erarbeitet oder setzt sich die Gruppe einen anderen Schwerpunkt?

MR: In dieser Strategiegruppe wird überlegt, welche Themen hinsichtlich der Bedeutung des Klimas für die Ozeane und die Zirkulation mit unserer Expertise bearbeitet werden sollten. Dabei geht es auch um die Frage, welche gemeinsamen Projekte, die auch in andere Bereiche hineinspielen, auf die Beine gestellt werden könnten. Momentan arbeiten wir zum Golfstromsystem.

SB: "Wie geht es dem Golfstrom?" lautet der Titel Ihres morgigen Vortrags auf dem Forschungseisbrecher Polarstern. Wenn Sie eine Prognose wagen, wie es dem Golfstrom höchstwahrscheinlich in 20 Jahren ergehen wird, wie würde sie lauten?

MR: Das ist eine schwierige Frage. 20 Jahre sind eine sehr kurze Zeitskala, auf der die Stärke des Golfstroms um den Faktor zwei zu- und nach ein paar Jahren wieder abnehmen kann. Das haben wir in den letzten 20 Jahren erlebt. Deshalb vermute ich, daß es in zwanzig Jahren noch genauso sein wird.

SB: Wie hoch schätzen Sie die Wahrscheinlichkeit ein, daß im Rahmen einer globalen Erwärmung der Golfstrom versiegt und Europa sich abkühlt, wie es des öfteren in den Medien verbreitet wird?

MR: Die These, daß sich Europa bei einem längerfristig schwächeren Golfstrom abkühlen würde, halte ich für plausibel. Dazu sind verschiedene Mechanismen bekannt, mit denen man den Effekt erklären kann. Und wenn man sich die Vorhersagen der Klimamodelle für die nächsten hundert Jahre anschaut, dann zeigt sich, daß die Temperaturen bei uns in Westeuropa nicht so stark steigen werden wie in angrenzenden Regionen. Als Grund dafür wird den Berechnungsmodellen zufolge ein Abschwächen des Golfstroms angenommen. Aber wenn Sie sagen, daß der Golfstrom versiegt, dann ist das nicht etwas, was die Klimamodelle hergeben. Diese sagen eine Abschwächung im Mittel um etwa 30 Prozent voraus.


Grafik: WEBMASTER, freigegeben als CC-BY-SA-3.0 [https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en] via Wikimedia Commons

Schematische Darstellung des Golfstroms Grafik: WEBMASTER, freigegeben als CC-BY-SA-3.0 [https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en] via Wikimedia Commons

SB: Bei vielen Fragen aus der Klimaforschung gibt es sogenannte Proxydaten, die man nutzen kann, beispielsweise Eisbohrkerne. Gibt es für den Golfstrom ebenfalls Proxydaten?

MR: Wir Ozeanographen befinden uns in dem Dilemma, daß unsere Zeitreihen nicht sehr lang sind. Aus der direkten Beobachtung, wie viele Kubikmeter pro Jahr oder - das ist bei uns die gebräuchlichere Einheit - wie viele Kubikmeter pro Sekunde im Golfstrom strömen, wissen wir erst an einer Meßstelle seit 30 Jahren und an anderen Stellen sogar erst seit 20 Jahren. Was machen wir jetzt mit der Zeit davor? Wir können diese Messungen nicht nachholen, und da hilft nur eines, man muß in die Modelle gehen. Als erstes schaut man natürlich auf die Oberflächentemperatur der Ozeane, denn dazu haben wir die längsten Zeitreihen. Seit dem Zeitraum 1880 bis 1900 wurde mit dem Eimer über Bord die Temperatur der Ozeane registriert und es wurden Meßreihen aufgenommen.

In den Modellen wird ein Mechanismus verwendet, der die Oberflächentemperatur im Nordatlantik mit der Stärke des Golfstroms verknüpft. Allerdings können wir aus unseren Beobachtungen noch nicht sagen, ob diese Verknüpfung nur im Modell stimmt oder ob sie auch in Wirklichkeit besteht. Auch das ist ein Problem der kurzen Zeitskalen. Wenn also im Nordatlantik in einem Winter einmal eine kalte Anomalie auftritt, dann hat das höchstwahrscheinlich nichts mit dem Golfstrom, sondern etwas mit der Wechselwirkung des Meeres mit der Atmosphäre zu tun.

SB: Inwiefern greifen Sie auf Daten zurück, die mit Hilfe des Forschungseisbrechers "Polarstern" gewonnen wurden?

MR: Mein Kollege Torsten Kanzow aus dem Alfred-Wegener-Institut mißt das Golfstromsystem bei Spitzbergen. Das ist der Eingang zur Arktis. Dort unterhält das AWI seit über 20 Jahren verankerte Geräte, mit denen der Transport vom warmen atlantischen Wasser in die kalte Arktis gemessen wird. Dazu braucht man aufgrund des Eises natürlich die Polarstern, das geht gar nicht anders. Wir von der Universität Bremen messen dagegen den Golfstrom weiter südlich beim Übergang vom Westatlantik in den Ostatlantik. Dabei arbeiten wir mit dem Bundesamt für Seeschiffahrt und Hydrographie zusammen und benutzen, da dort kein Eis vorkommt, entweder das Forschungsschiff Merian oder die Meteor.

SB: Wir erleben zur Zeit die letzten Auswirkungen eines besonders starken El-Niño-Phänomens mit verheerenden Folgen in vielen Weltregionen. Erwarten Sie, daß der Klimawandel dieses Phänomen noch verstärken wird?

MR: Es gibt viele Klimamodelle, die das sagen, ja. Wenn man eine Wette abschließen wollte, würde man darauf setzen.

SB: Was müßte man Ihrer Meinung nach tun, um die Opferzahlen und Schäden von El Niño zu minimieren? Wird dafür genug getan?

MR: Auch das ist eine schwierige Frage. Die Weltgemeinschaft hat sich ja Ende letzten Jahres in Paris getroffen und Reduzierungen der CO2-Emissionen vereinbart. Im April haben in New York fast alle Teilnehmerstaaten die Vereinbarung unterschrieben. Wenn die nationalen freiwilligen Reduktionen durchgeführt werden, kommt man auf eine durchschnittliche globale Erwärmung von etwa 2,7 Grad. Da stellt sich die Frage, ob das genug ist. Wobei es sicherlich einen Unterschied ausmacht, daß die Vereinigten Staaten oder wir im hochentwickelten Europa mit Klimakatastrophen leichter umgehen können als beispielsweise Länder in Afrika oder Südamerika.

SB: 25 bis 30 Prozent des anthropogenen Kohlendioxids wurden bislang von den Meeren absorbiert, die dadurch immer saurer werden. Wird der Klimawandel die CO2-Aufnahmefähigkeit der Meere beeinflussen?

MR: Nehmen wir einmal an, wir machen, was die CO2-Emissionen angeht, weiter wie bisher, also business as usual. Dann würde sich der Ozean so weit verändern, daß die Aufnahme von CO2 verlangsamt wird. Würden wir dagegen Tausende von Tausenden von Jahren warten, würde fast alles CO2 im Ozean enden und da verbleiben.

Doch unter anderem dadurch, daß der Ozean an der Oberfläche zu warm wird, wird das CO2 langsamer aufgenommen, was dann natürlich umgekehrt den Anteil des CO2, der in der Atmosphäre bleibt, erhöht. Bei einem Szenario, in dem wir versuchen, das 2-Grad-Ziel einzuhalten, wäre das nicht so. Da wäre die Erwärmung noch so gering, daß die Stärke der Aufnahme fast gleich bleibt.

SB: Existiert an dieser Stelle ein sogenanntes Kippelement, an dem ab einer bestimmten Temperatur die CO2-Absorptionsfähigkeit verlangsamt wird, dadurch das CO2 in der Atmosphäre verbleibt und den Treibhauseffekt beschleunigt?

MR: Der Ozean kann im Prinzip unendlich viel Kohlenstoff aus den CO2-Emissionen aufnehmen, weil er dann nicht nur als Gas, sondern als Karbonate und Bikarbonate vorliegt. Ultimativ wird wirklich fast alles CO2 im Ozean enden. Die Frage lautet nur, wie lange das dauert. In dem Moment, wo die Temperatur zu schnell steigt, wird die Aufnahmefähigkeit des Ozeans reduziert.

SB: Von einem Kippelement spricht man in diesem Zusammenhang nicht?

MR: Nein. Das wäre etwas anderes.

SB: Führen die chemischen Veränderungen im Meer aufgrund der Absorption von Kohlendioxid zu Dichteänderungen des Wassers?

MR: Wenn mehr CO2 in die Ozeane eingetragen wird, würde das zur Bildung von Karbonaten oder Bikarbonaten führen. Es würden auch mehr Wasserstoffionen verbleiben, was den Säuregehalt des Meerwassers ein wenig erhöhen würde. Aber dieser geringe Wert hätte keinen Einfluß auf die physikalische Dichte des Wassers.

SB: Erwartet die Wissenschaft, daß Meeresströmungen im Laufe des Klimawandels ihre Richtung ändern können?

MR: Die Richtung umzudrehen, wäre physikalisch sehr schwierig. Dazu müßte sich ja auch das ganze Windsystem umkehren. Die Pole erwärmen sich zwar schneller als der Rest der Welt, dennoch bleiben sie im Verhältnis kühler. Deshalb halte ich es für äußerst unwahrscheinlich, daß plötzlich, sagen wir mal, der Subtropenwirbel andersherum laufen könnte. So etwas passiert in keinem der Modelle.

Auf geologischen Zeitskalen würde sich die Zirkulation ändern, wenn man zum Beispiel die Verbindung zwischen den Ozeanen kappt, also die Panamastraße schließt. Das würde sofort vieles ändern. Oder wenn man Südamerika und die Antarktis zusammenwandern läßt, ginge da nichts mehr durch, was den Zirkumpolarstrom beeinflussen würde. Da gäbe es dann ganz gewaltige Unterschiede, wo auch ganze Wassermassen verlagert werden.

SB: Die Frage stellte sich vor dem Hintergrund der Katastrophe vor einigen Jahren an der Ostküste der USA, als der Wirbelsturm Sandy dort zu enormen Überschwemmungen geführt hat. Damals hatte es geheißen, der Jetstream wäre gestaut, hätte sich nicht von der Stelle bewegt und eine außergewöhnlich stabile Blockade gebildet. Die Frage zielt darauf, ob sich solche Phänomene verstetigen können, was dann möglicherweise Einfluß auf die Meeresströmungen hätte.

MR: Diesen Blocking Events verdanken wir in den letzten Jahren die etwas milderen Winter. Als es über Kanada "geblockt" hat, befanden wir uns auf dem warmen und Kanada auf dem kalten Ast dieser Blockade. Scheinbar ist es so, daß so eine Blockade über mehrere Wochen lang stabil bleiben kann. Das hat es aber früher auch schon gegeben und wird es auch weiterhin geben. Ich weiß jedoch nicht, ob sich das häufen wird, da bin ich im Moment überfragt.

SB: Immer wenn vom Versiegen des Golfstroms die Rede ist, werden die Folgen dessen für Europa beschrieben. Doch welche Auswirkungen hätte das für die Ursprungsregion des Golfstroms, aus der dann weniger Wärme abgeführt würde? Käme es da zu einem "Aufkochen"?

MR: Das ist sehr drastisch formuliert. Wenn man sich vorstellt, daß das Wasser, das als Golfstrom normalerweise nach Norden fließt, im Subtropenwirbel bleibt und zusammen mit dem Azorenstrom einfach vor sich hinwirbelt, dann würde das natürlich den Subtropenwirbel ein wenig verstärken. Aber das hätte keinerlei "Brodeleffekte".

SB: Gut, das ist ein sehr drastischer Begriff. Aber die Frage lautet doch, was mit der Wärmeenergie geschieht, die jetzt mit dem Golfstrom nach Europa befördert wird. Sie muß ja irgendwo hin, da sich die Sonneneinstrahlung zunächst nicht ändert.

MR: Das würde einfach bedeuten, daß das warme Wasser nicht so weit nach Norden fließt, sondern in den Subtropen bleibt und dort eben den üblichen Weg nimmt. Wo es sowieso schon warm ist, wäre es dann vielleicht noch etwas wärmer. Wenn man annimmt, daß sich die Fläche des warmen Wassers nicht weiter ausbreitet, würde das bedeuten, daß die warme Meeresoberflächenschicht nicht 500 Meter, sondern vielleicht 600 Meter mächtig wäre. Ich denke, das würde keinen großen Unterschied für die Subtropen machen. Wohl aber für die nördlicheren Breiten, vor allen Dingen für Skandinavien.

SB: Einmal weiter angenommen, der Golfstrom würde kaum mehr nach Norden fließen, könnte so etwas Auswirkungen auf die Methanhydrate am Kontinentalhang haben? Könnte es geschehen, daß aufgrund der Veränderung der Meeresströmung die Methanhydrate stärker angelöst werden? Gibt es dazu Untersuchungen?

MR: Es gibt Untersuchungen, was passieren würde, wenn sich das Wasser an diesem Kontinentalabhang sehr stark erwärmt. Das Methan würde sich zwar aus dem Sediment lösen, aber es würde gar nicht bis ganz nach oben aufsteigen, sondern einfach im Ozean bleiben. Es würde von Bakterien abgebaut und durch alle möglichen Mechanismen wieder zurückgeführt. Mein Kollege Gerhard Bohrmann hat viel vor Makran an der Küste Pakistans geforscht. Dort steigen große Methanblasen auf, teils aus mehr als 1000 Meter Tiefe, und schaffen es nur bis fast an die Oberfläche. Daß so eine Methanhydratquelle direkten Kontakt zur Oberfläche hat und ausgast, ist nur bei ganz flachen Schelfmeeren der Fall.

SB: Vielen Dank, Frau Rhein, für das Gespräch.


Beim Vortrag - Foto: © 2016 by Schattenblick

Auf dem Forschungseisbrecher Polarstern erläutert Prof. Rhein, warum es dem Golfstrom derzeit gut geht.
Foto: © 2016 by Schattenblick


Fußnoten:

[1] http://www.maz-online.de/Brandenburg/Potsdamer-Studie-zeigt-Der-Golfstrom-versiegt

[2] http://www.pik-potsdam.de/~stefan/eiszeitkommt.html

Bisher zur Recherche-Reise der DPG nach Bremerhaven im Schattenblick unter INFOPOOL → UMWELT → REPORT erschienen:

BERICHT/118: Forschung, Klima und polar - Hautkontakt und Daten ... (SB)


12. Juni 2016


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