AWI simuliert Wandel vom Süßwassersee zum salzigen Ozean

Versunkene Landbrücke im Nordpolarmeer

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Der Arktische Ozean – hier mit den beeindruckenden Nordpolarlichtern, fotografiert von Bord des Forschungsschiffes „Polarstern“ – war einst ein gigantischer Süßwassersee. AWI-Forscher haben den Wandel anhand eines Klimamodells nachvollzogen.

Bremerhaven - Der Arktische Ozean war einst ein gigantischer Süßwassersee. Erst als die Landbrücke zwischen Grönland und Schottland weit genug abgesunken war, strömte eine große Menge Salzwasser aus dem Atlantik ein. Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Instituts (AWI) haben nun mit Hilfe eines Klimamodells nachvollzogen, wie dieser Prozess vonstatten ging. Dadurch lässt sich die Geburt der „Arktischen Zirkulation“, wie sie heute bekannt ist, auch erstmalig genauer beschreiben, wie das Bremerhavener Forschungsinstitut mitteilt.

Jahr für Jahr strömen etwa 3 300 Kubikkilometer Süßwasser in den Arktischen Ozean. Das entspricht zehn Prozent der jährlichen Wassermenge, die alle Flüsse der Welt zusammen in die Ozeane bringen. In dem warmen und feuchten Klima des Eozäns – etwa 56 bis 34 Millionen Jahre vor heute – war der Zufluss von Süßwasser vermutlich sogar noch deutlich größer.

Doch im Gegensatz zu heute gab es in dieser erdgeschichtlichen Periode keinen Wasseraustausch mit den anderen Ozeanen. Der Einstrom von salzhaltigem Atlantik- und Pazifikwasser, der heute vom Pazifischen Ozean über die Beringstraße sowie vom Nordatlantik über die Schwelle des Grönland-Schottland-Rückens den Weg in den Arktischen Ozean findet, war damals nicht möglich. Der Grund: Diese heute unterseeischen Regionen lagen einst über dem Wasser. Erst durch das Verschwinden der Landbrücke zwischen Grönland und Schottland konnte eine erste Ozeanpassage entstehen, die die Arktis mit dem Nordatlantik verbindet und einen Wasseraustausch ermöglicht.

Veröffentlichung in „Nature Communications“

AWI-Wissenschaftler haben nun diese geologischen Veränderungen in einem Modell berücksichtigt und den Einfluss auf das Klima simuliert. Veröffentlicht wurden die Ergebnisse im Fachmagazin „Nature Communications“.

Die Bremerhavener Forscher haben in ihren Simulationen die Landbrücke bis zu einer Tiefe von 200 Meter schrittweise abgesenkt, so eine AWI-Sprecherin. „Dieser tektonische Absenkungsprozess dauerte in der Realität mehrere Millionen Jahre“, sagt Klimawissenschaftler Michael Stärz, Erstautor der Studie. „Interessanterweise traten die größten Veränderungen im Zirkulationsmuster und den Eigenschaften des Arktischen Ozeans jedoch erst auf, als die Absenkung der Landbrücke Tiefen unterhalb von etwa 50 Metern erreichte.“

Diese Tiefe entspricht der Mächtigkeit der obersten winddurchmischten Wasserschicht. Sie legt fest, in welcher Tiefe das relativ leichte arktische Oberflächenwasser aufhört und die darunterliegende Schicht des einströmenden Nordatlantikwassers beginnt. „Erst wenn der Ozeanrücken unterhalb der winddurchmischten Schicht liegt, kann das schwerere salzhaltige Nordatlantikwasser relativ ungestört über die Passage in die Arktis einströmen“, erklärt Stärz die Prozesse. „Nachdem die Öffnung der Ozeanpassage zwischen Grönland und Schottland diese kritische Tiefe überwunden hatte, entstand daraus der Ozean mit Salzgehalten, wie wir sie heutzutage von der Arktis kennen.“

Die Entstehung von Ozeanpassagen spielt nach AWI-Angaben eine entscheidende Rolle für die globale Klimageschichte. Sie führen zu einer Änderung der ozeanischen Wärmetransporte zwischen den mittleren und polaren Breitengraden, heißt es. Die einstige Landbrücke liegt heute in etwa 500 Metern Wassertiefe. Island ist der einzige Teil, der noch immer über dem Wasser liegt. 

vr

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