Steht der „oberste Strom“ der Erde kurz vor dem „Zusammenbruch“? Diesmal könnte es wahr sein

In den letzten Jahren hat die globale Erwärmung zunehmende Aufmerksamkeit erhalten. Unter dem Einfluss der globalen Erwärmung kommt es überall auf der Welt zu extremen Wetterereignissen unterschiedlichen Ausmaßes. Diese extremen Wetterbedingungen haben nicht nur enorme Auswirkungen auf die menschliche Produktion und das Leben, sondern stellen auch eine große Bedrohung für andere Organismen, die Umwelt der Erde und das Funktionieren der Erde selbst dar.

Kürzlich veröffentlichten Peter Ditlevsen, Physiker an der Universität Kopenhagen, und Susanne Ditlevsen, Statistikerin, eine neue Studie in Nature Communications. Darin heißt es, dass bei anhaltenden Treibhausgasemissionen die Atlantische Meridionale Umwälzströmung (AMOC) der Erde – ein riesiges Meeresströmungssystem, das warmes tropisches Wasser nordwärts in den Nordatlantik transportiert – Mitte dieses Jahrhunderts oder irgendwann nach 2025, spätestens jedoch im Jahr 2095, zusammenbrechen könnte.

Allerdings lässt die jüngste Einschätzung des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) darauf schließen, dass es im 21. Jahrhundert wahrscheinlich nicht zu einem völligen Zusammenbruch der Atlantischen Meridionalen Umwälzströmung kommen wird.

Angesichts dessen fragen Sie sich vielleicht, was genau die Atlantische Meridionale Umwälzströmung ist? Welche Auswirkungen wird es auf uns haben, wenn es zusammenbricht? Heute sprechen wir über die Atlantische Meridionale Umwälzströmung.

Was ist die Atlantische Meridionale Umwälzzirkulation?
Welche Auswirkungen hat es auf die Umwelt der Erde?

Die Atlantische Meridionale Umwälzströmung ist ein wichtiger Bestandteil der globalen „Thermohalinen Zirkulation“ und ein wichtiger Bestandteil des Klimasystems. Veränderungen seiner Intensität können die Wärmeverteilung zwischen der nördlichen und südlichen Hemisphäre direkt beeinflussen.

Was ist die thermohaline Zirkulation?

Die „Thermohaline Zirkulation“ ist eine Meeresströmungsart, die durch Dichteunterschiede zwischen verschiedenen Meerwasserbereichen entsteht. Die Dichte des Meerwassers wird durch seine Temperatur und seinen Salzgehalt bestimmt. Wenn die Meeresoberfläche ungleichmäßig erwärmt wird oder Verdunstung und Niederschlag ungleichmäßig erfolgen, ändern sich Temperatur und Salzgehalt des Meerwassers, was zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Meerwasserdichte führt. Die daraus resultierende Meeresströmung wird als „thermohaline Zirkulation“ bezeichnet.

Es gibt noch eine andere Art von Meeresströmung, nämlich die „windgetriebene Strömung“, die wir im Erdkundeunterricht in der Schule kennengelernt haben. Es handelt sich um eine Strömung, die durch den Wind entsteht, der das Meerwasser verweht.
Förderband der thermohalinen Zirkulation im Ozean. Das rote Kästchen in der oberen linken Ecke ist die Atlantische Meridionale Umwälzzirkulation. Bildquelle: National Geographic

Insbesondere kann die Atlantische Meridionale Umwälzströmung warmes Oberflächenwasser aus den niedrigen Breitengraden der Erde in hohe Breitengrade transportieren, wodurch dieses „warme Wasser“ abkühlen und in die kalten Tiefenwasserbereiche des Nordatlantiks eindringen und dann wieder nach Süden fließen kann, um den Wärmeaustausch abzuschließen. Änderungen der Atlantischen Meridionalen Umwälzströmung werden einen tiefgreifenden Einfluss auf den Wärmetransport in den nördlichen Ozeanen haben und damit auch einen gewissen Einfluss auf das Klima in Europa und im Nordatlantik.

Die großräumige Meereszirkulation ist die wichtigste Art der Umverteilung von Materie und Energie auf der Erde. Das kalte, salzreiche Meerwasser der hohen Breitengrade fließt in die niedrigen Breitengrade, und die heißen Meeresströmungen der niedrigen Breitengrade fließen in die hohen Breitengrade und verteilen so die Wärme der Erde neu. Unter ihnen ist die Atlantische Meridionale Umwälzströmung, die „heißes Wasser“ in den Nordatlantik schickt und eine große Rolle bei der Regulierung des Klimas in Europa und den Vereinigten Staaten spielt. Infolgedessen ist die Durchschnittstemperatur in Europa im Januar um 15 bis 20 °C höher als in Asien und an der Ostküste Nordamerikas auf demselben Breitengrad.

Welche Auswirkungen hat der Zusammenbruch der Atlantischen Meridionalen Umwälzströmung?

Die Atlantische Meridionale Umwälzströmung ist eines der wichtigsten kritischen Elemente (d. h. Teilsysteme, die in einen irreversiblen Zustand übergehen können) im Klimasystem der Erde. Sein möglicher Kollaps ist eine der größten Klimasorgen der Menschheit, da er enorme Auswirkungen auf das Klima im Nordatlantikraum und auf der ganzen Welt haben könnte.

Das letzte Mal, dass es zu einem derartigen plötzlichen Klimawandel kam, war während der letzten Eiszeit. Auch dieser wurde durch den Zusammenbruch und die Erholung der Atlantischen Meridionalen Umwälzströmung verursacht. In dieser Zeit schwankte die Durchschnittstemperatur auf der Nordhalbkugel innerhalb eines Jahrzehnts um 10 bis 15 °C, was weitaus stärker ist als die aktuelle Schwankung von 1,5 °C innerhalb eines Jahrhunderts.

Jüngste Forschungsergebnisse haben ergeben, dass der Mindesttemperaturanstieg, der den kritischen Punkt des Zusammenbruchs der Atlantischen Meridionalen Umwälzströmung auslösen kann, 1,4 °C beträgt, der geschätzte Durchschnittswert 4 °C beträgt und die Spanne zwischen 1,4 und 8,0 °C liegt. Übersteigt der Temperaturanstieg den Maximalwert von 8,0 °C, kommt es zum vollständigen Zusammenbruch der Atlantischen Meridionalen Umwälzströmung, was einen irreversiblen Zusammenbruch darstellt.

Bis dahin wird die durchschnittliche Oberflächentemperatur des Nordatlantiks im Winter innerhalb von zehn Jahren um zwei bis drei Grad Celsius sinken, die Zahl der jährlichen Stürme in Europa wird zunehmen, die durchschnittliche Wintertemperatur wird mit der Abkühlung des Nordatlantiks sinken, der Meeresspiegel im Atlantik im Osten Nordamerikas wird ansteigen, der Amazonas-Regenwald, der zu einer Kohlenstoffquelle geworden ist, wird stärker gefährdet sein und das Abschmelzen des antarktischen Eisschildes wird sich beschleunigen. Die Erde wird in eine neue Kleine Eiszeit eintreten.
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Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Atlantische Meridionale Umwälzströmung Mitte dieses Jahrhunderts oder irgendwann nach 2025 zusammenbrechen könnte. Der Katastrophenfilm „The Day After Tomorrow“ basiert auf der erschreckenden Handlung, in der die Atlantische Meridionale Umwälzströmung durch schmelzende Gletscher blockiert wird. Wenn die Atlantische Meridionale Umwälzströmung zum Erliegen kommt, wird dies in Indien, Westafrika, Südamerika und anderen Gegenden äußerst verheerende Folgen haben: Die Niederschläge in diesen Gebieten werden unterbrochen und nicht nur die Landwirtschaft könnte zusammenbrechen, sondern es könnte sogar zu Dürre und Wüstenbildung kommen. Ein solcher Zusammenbruch könnte in den Vereinigten Staaten, Europa und anderswo schnelle Wetter- und Klimaänderungen auslösen. Sollte dies passieren, könnte es zu einem Anstieg des Meeresspiegels in Städten wie Boston und New York sowie zu schwereren Stürmen und Hurrikanen an der Ostküste der USA kommen.

Kann die Atlantische Meridionale Umwälzströmung gerettet werden?

Die Atlantische Meridionale Umwälzströmung ist für die Erwärmung der nördlichen Hemisphäre von entscheidender Bedeutung. Sie spielt eine Rolle bei der nordwärts gerichteten Übertragung der globalen Atmosphäre-Ozean-Wärme, was dazu beitragen könnte, einen plötzlichen Temperaturabfall in Nordwesteuropa zu verhindern. Die Aktivierung des Klima-Kipppunkts durch den Zusammenbruch der Atlantischen Meridionalen Umwälzströmung rückt immer näher und schneller.

Die derzeitige globale Erwärmung hat 1,1 °C erreicht und das Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) kommt zu dem Schluss, dass die Temperatur laut Trend um 2,8 °C steigen wird. Wie der Emissions Gap Report 2022 zeigt, schließt sich mit der Intensivierung der Klimaauswirkungen auf unserem Planeten das Zeitfenster, in dem unzureichende Fortschritte beim Klimaschutz einen dringenden Wandel in der gesamten Gesellschaft als einzige Option erzwingen. Die Welt ist noch immer nicht imstande, die Klimaziele von Paris zu erreichen, und es gibt keinen glaubwürdigen Weg, die 1,5 °C-Marke zu erreichen. Nur eine dringende systemweite Transformation kann eine sich beschleunigende Klimakatastrophe abwenden. Dieser Übergang kann nur durch Maßnahmen in der Stromversorgung, der Industrie, im Verkehrs- und Bausektor sowie im Nahrungsmittel- und Finanzsystem erreicht werden, bevor sich das letzte Zeitfenster schließt.
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Aktionen mit konsistenten globalen Zielen sind immer kraftvoller und effektiver als endlose Diskussionen und eine stagnierende Mentalität. Angesichts einer drohenden Klimakatastrophe besteht für die Menschheit kein Grund zur Panik! Die heutige menschliche Zivilisation verfügt noch immer über zwei Verteidigungslinien: die wissenschaftliche und die kognitive Linie. Wissenschaft und Vernunft sagen den Menschen, dass die Grenzen der Tragfähigkeit der Erde eine Verwaltung des gemeinsamen Besitzes der Erde erfordern und dass unser gemeinsames Zuhause gut verwaltet werden muss. Die Menschen sind sich außerdem darüber im Klaren, dass sie sich auf Wissen und Technologie verlassen können, um Dinge zu tun, die sowohl der sozialen als auch der wirtschaftlichen Entwicklung förderlich sind. Daher ist das Ergreifen von Maßnahmen zur Umkehrung oder Verzögerung der Aktivierung von Klima-Kipppunkten eine Verteidigungslinie für die menschliche Zivilisation.

Welche weiteren Klima-Kipppunkte gibt es neben der Atlantischen Meridionalen Umwälzströmung?

Im Jahr 2022 ergaben Forschungsergebnisse von David Armstrong McKay, einem Klimaforscher an der Universität Exeter, und anderen, dass es 16 globale Klima-Kipppunkte gibt, darunter 9 globale Kipppunkte, die die Welt betreffen, und 7 regionale Kipppunkte, die schwerwiegende regionale Auswirkungen haben können. Globale Kipppunkte könnten zu globalen Kaskadeneffekten mit zusätzlichen Kohlendioxidemissionen und einem schnelleren Anstieg des Meeresspiegels führen. Regionale Wendepunkte könnten schwerwiegende regionale oder lokale Auswirkungen haben, etwa extreme Temperaturen, häufigere Dürren, Waldbrände und beispiellose Wetterbedingungen.

Schwellenwerte für den Klima-Kipppunkt und ihre Auswirkungen

MacKay et al. berechnete den Temperaturanstieg, der zum Auslösen jedes kritischen Punktes erforderlich ist, und stellte fest, dass sich fünf kritische Punkte bereits in der Gefahrenzone befinden und durchbrochen wurden oder bald durchbrochen werden. Diese fünf gefährlichen kritischen Punkte sind der Zusammenbruch des grönländischen Eisschildes, der Zusammenbruch des westantarktischen Eisschildes, der Zusammenbruch des arktischen Permafrosts, das Aussterben der tropischen Korallenriffe und der Zusammenbruch der subpolaren Konvektion in der Labradorsee. Unter anderem wurden die kritischen Punkte des Zusammenbruchs des grönländischen Eisschildes und des westantarktischen Eisschildes überschritten. Der kritische Punkt, der das vollständige Verschwinden des grönländischen Eisschildes auslöst, liegt bei einem Temperaturanstieg von 0,8 °C, während der kritische Punkt, der das vollständige Verschwinden des westantarktischen Eisschildes auslöst, bei einem Temperaturanstieg von 1 °C liegt. Zusätzlich zu diesen fünf Kipppunkten erfordern die restlichen 11 Kipppunkte einen Temperaturanstieg von mehr als 1,5 °C, um ausgelöst zu werden, und werden als Kipppunkte klassifiziert, die aktiviert werden können.

Verteilungskarte der Kipppunkte der globalen Erwärmung, Bild zusammengestellt von: David Armstrong Mackay

Können diese „Klima-Kipppunkte“ verändert werden?

Es ist nicht einfach, die aktuellen Klima-Kipppunkte zu ändern. Der Grund hierfür ist, dass Klima-Kipppunkte zwei wichtige Eigenschaften aufweisen: Unumkehrbarkeit und Unvorhersehbarkeit.

1 Irreversibilität

Die globale Erwärmung hat dazu geführt, dass der „kritische Klimapunkt“ überschritten wurde, was wiederum einen Dominoeffekt in Form einer positiven Rückkopplung auslöst, der die Wälder, Meere, Eisflächen und andere Systeme der Erde in den Abgrund des Todes stoßen könnte. Nach dem Überschreiten des kritischen Punkts kann der Klimawandel zu einer steileren, nichtlinearen, exponentiellen Veränderung werden. Die Gesamtzeit bis zum Erreichen des kritischen Punktes kann sehr lang sein. Während dieser kumulativen Zeitspanne sind Bemühungen sinnvoll, das Auslösen des kritischen Punktes zu vermeiden. Sobald der kritische Punkt erreicht ist, kann das System schnell zu einem schlechten Ergebnis kippen. Nach dem kritischen Punkt wird das System zwar in ein neues Gleichgewicht eintreten, es wird sich jedoch nicht mehr um den ursprünglichen Zustand handeln.

2 Unvorhersehbarkeit

Das Gefährlichste daran ist die Unvorhersehbarkeit: Obwohl die Menschen wissen, dass Gefahr droht, können sie nicht genau vorhersagen, wann der Wendepunkt erreicht sein wird. Dies ähnelt ein wenig der Definition eines „Katastrophensystems“ durch Anthropologen: Wir können zwar oft vorhersagen, dass gefährliche Situationen eintreten werden, aber wir können nicht den genauen Zeitpunkt vorhersagen, wann die Katastrophe eintreten wird. Wenn wir merken, dass der kritische Punkt erreicht ist, ist er bereits ausgelöst. Sie fragen sich vielleicht, wie die Welt aussehen wird, wenn der „Klima-Kipppunkt“ erreicht ist und überschritten wird. Unsere Antwort lautet: „Ich weiß nicht.“

Verweise
[1] GB 5749-2022 Hygienestandard für Trinkwasser
[2] GB 19298-2014 Nationaler Lebensmittelsicherheitsstandard für abgepacktes Trinkwasser
[3] GB 8537-2018 Nationaler Lebensmittelsicherheitsstandard für natürliches Mineralwasser
[4] GB/T 13727-2016 Spezifikation für die geologische Erkundung natürlicher Mineralwasserressourcen
[5] GB/T 20349-2006 Geografische Angabe Produkt - Natürliches Mineralwasser aus dem Jilin Changbai-Gebirge
[6] GB/T 10789-2015 Allgemeine Regeln für Getränke
Autor: Zhou Bing, Chefgutachter der Klimadienste der China Meteorological Administration; Wang Changke, Forscher am Nationalen Klimazentrum der chinesischen Wetterbehörde