Schlagwort: Klimawandel

Winter is coming: Könnte der Golfstrom stoppen?

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Der Golfstrom auf der Erde

Viele reden davon, dass der Golfstrom eventuell stoppen könnte. Warum das nicht stimmt und was die Nordatlantische Umwälzung damit zu tun hat, erfahrt ihr in diesem Beitrag.

Die Strahlungsenergie unserer Sonne ist der Haupteinflussfaktor auf den Ozean und die Atmosphäre der Erde. Diese Energie erwärmt die Erde ungleichmäßig: Die Tropen werden stärker erwärmt als die Polregionen. Warme Luft steigt auf, kühlt in der Atmosphäre ab und sinkt wieder nach unten. Diese Bewegung erzeugt ein Phänomen, das als atmosphärische Zellen oder Zirkulation bezeichnet wird. 

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Die Erddrehung, die auf diese Zellen einwirkt, trägt zur Entstehung der sogenannten vorherrschenden Winde bei, die die Hauptantriebskräfte der Oberflächenströmungen in den Ozeanen sind. Die Winde des Nordatlantiks, die unter anderem den Golfstrom formen, sind die Nordostwinde, mit denen Kolumbus nach Amerika segelte, und die Westwinde, die die spanischen Galeonen nach Hause trugen. Diese Westwinde und der Jetstream als Teil von ihnen sind auch der Grund dafür, weshalb Flüge von Amerika nach Europa kürzer dauern als umgekehrt. 

So entsteht der Golfstrom

Die windgetriebenen Oberflächenströmungen der Ozeane werden in eine elliptische Form gezwungen, einen Wirbel zwischen den Kontinenten, die den Atlantik begrenzen. Dieser Strömungswirbel wird durch die Rotation der Erde beeinflusst, die in Verbindung mit den vorherrschenden Winden zu verstärkten Strömungen auf dem westlichen Bogen des Wirbels führt und so den Golfstrom entstehen lässt, der etwa 50 bis 150 Kilometer breit und einige 100 Meter tief ist. 

Auf dem Infrarotbild unten seht Ihr das Golfstromsystem. Eine Sache fällt euch vielleicht auf, auch wenn Ihr nicht gut in Erdkunde seid: Das Ding ist nicht vor der Küste Europas, sondern vor der Ostküste der USA. Aber warum sprechen dann alle immer davon, dass der Golfstrom die Temperatur in Europa beeinflusst und dass man beispielsweise in Großbritannien und Norwegen ohne seine wärmenden Strömungen gar nicht leben könnte? 

Infrarotbild des Golfstroms
Infrarotbild des Golfstroms

Das ist der erste Golfstrom-Mythos, mit dem wir heute aufräumen. Der Golfstrom an sich erreicht Europa nicht, sondern seine Verlängerung, der Nordatlantikstrom. Der Golfstrom fließt entlang der Ostküste der USA und Kanadas in Richtung Nordosten, wo er dann gemeinsam mit anderen atlantischen Strömungen im Nordatlantikstrom aufgeht. Und deswegen ist es auch sehr ungenau, wenn Leute darüber sprechen, dass der Golfstrom stoppen und dadurch halb Europa einfrieren würde. 

Wenn der Golfstrom stoppen würde…

Wenn der Golfstrom stoppen würde, würde dies nicht bedeuten, dass der gesamte Nordatlantikstrom zum Erliegen käme. Der Golfstrom ist natürlich ein wichtiger Zulieferer des Nordatlantikstroms, aber es gibt auch andere Strömungen, die dazu beitragen, warmes Wasser in den Norden zu transportieren und die Temperaturen in Europa zu beeinflussen. Zum Beispiel gibt es die Kanarenströmung, die entlang der Westküste Afrikas fließt und ebenfalls warmes Wasser in den Norden transportiert. Es gibt auch die Nordatlantische Strömung, die entlang der Küsten Nordamerikas fließt und ebenfalls warmes Wasser in den Norden transportiert und so weiter und so fort. Wenn die Leute davon reden, dass der Golfstrom stoppt, meinen sie also in den allermeisten Fällen eigentlich den gesamten Nordatlantikstrom. Jetzt haben wir also schon mal dieses Begriffschaos entwirrt und können uns nun der eigentlichen Frage widmen: Können diese Strömungen denn wirklich einfach stoppen? Und das führt uns zu dem schönen Begriff: Nordatlantische Umwälzbewegung.

Darstellung der AMOC
Darstellung der AMOC: Nordatlantische Umwälzbewegung

Nordatlantikstrom und Golfstrom sind Teil eines noch größeren Systems, das man Atlantic Meridional Overturning Circulation, kurz AMOC, oder auf deutsch eben Nordatlantische Umwälzbewegung, nennt. Die AMOC ist ein super komplexes System von Strömungen, die warmes Wasser aus den Tropen in den Nordatlantik transportieren und kaltes, salzreiches Wasser aus dem Nordatlantik in den südlichen Ozean bringen. Diese gigantischen Strömungssysteme, von denen es auch Entsprechungen in anderen Teilen der Welt gibt wie die PMOC im Pazifik, tragen zur Regulation des globalen Klimas bei, indem sie Wärme und Salz im Ozean verteilen und den Kohlenstoffkreislauf beeinflussen. 

Und jetzt kommt ein wichtiger Punkt: Im Gegensatz zum Golfstrom, der vor allem durch die Erdrotation und die dadurch entstehenden Winde erzeugt wird, entsteht die AMOC durch die thermohaline Zirkulation. Es handelt sich um ein superkomplexes System, bei dem warmes Wasser mit hohem Salzanteil aus der Äquatorregion in Richtung Nordpol transportiert wird. Dort kühlt es ab und sinkt aufgrund seines höheren Salzgehalts nach unten. Dadurch wird kaltes und salziges Wasser in tiefere Schichten gedrückt. Das abgesunkene kalte und sehr salzige Wasser strömt aufgrund des hohen Drucks und der höheren Dichte dann in tieferen Meeresschichten wieder in Richtung des Äquators. Unterwegs erwärmt es sich wieder durch die intensivere Sonneneinstrahlung und sobald das Wasser in den Tropen angekommen ist, steigt es wieder auf und beginnt den Kreislauf erneut. 

Das globale Förderband: vereinfachte Darstellung der thermohalinen Zirkulation
Das globale Förderband: vereinfachte Darstellung der thermohalinen Zirkulation

Klimawandel beeinflusst die Nordatlantischen Umwälzungen

Dieser Prozess, die AMOC, kann durch den Klimawandel beeinflusst werden. Das arktische Gletschereis ist Süßwasser. Je mehr Eis dort schmilzt, desto höher wird der Süßwassergehalt der Ozeane. Das ist schlecht für die AMOC. Der geringere Salzanteil verändert die Dichte des Meerwassers. Das kann dann dazu führen, dass nicht mehr genügend Wasser absinkt, um den Kreislauf aufrechtzuerhalten, was auf Dauer eine Verlangsamung oder sogar ein Stillstand der AMOC zur Folge haben könnte. 

Wann und ob das überhaupt passiert, ist ein kontroverses Thema unter Klimawissenschaftlern und jeder, der sich da mit genauen zeitlichen Prognosen positioniert, lehnt sich ziemlich weit aus dem Fenster. Wir halten jetzt jedenfalls mal folgendes fest: Der Golfstrom stoppt durch den Klimawandel auf keinen Fall. Wenn der Klimawandel eines stoppt, dann also nicht den Golfstrom, sondern die AMOC beziehungsweise Nordatlantische Umwälzbewegung, aber auch das ist im Detail nicht völlig geklärt, denn auch die großen globalen Strömungssysteme haben unzählbar viele Einflussfaktoren und nicht alle davon werden von uns Menschen beeinflusst. 

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Das Stoppen der AMOC hätte natürlich auch Einfluss auf den Golfstrom, er würde dadurch seinen Verlauf ändern, aber stoppen würde er nicht. Und jetzt kommt noch ein sehr interessanter Punkt: Vielleicht wär’s ja sogar gut, wenn die AMOC stoppen würde. Der Klimawissenschaftler Tim Palmer sieht das so: “Wenn die AMOC zum Stillstand kommt, wird der Golfstrom etwas weiter südlich als jetzt fließen. Dies wird zu kühleren Temperaturen über Nordeuropa führen. Das könnte dazu beitragen, die Auswirkungen des Klimawandels in diesen Regionen auszugleichen und möglicherweise den Eisverlust in Grönland zu stabilisieren – was eine gute Sache wäre.”

Für uns Europa wäre das natürlich eher suboptimal, außer Ihr steht auf extreme Kälte. Bis die AMOC dann wieder anspringen würde, könnten selbst im Best Case Szenario tausende Jahre vergehen. So weit sollten wir es also nicht kommen lassen, aber für immer verhindern können wir es so oder so nicht. Denn die AMOC ist im Laufe der Erdgeschichte schon bereits mehrmals durch rein natürliche Zyklen kollabiert. Egal was wir machen, irgendwann heißt es für uns in Europa also: Winter is Coming.

Da das Thema sehr komplex ist, hier nochmal eine kurze Zusammenfassung: 1. Der Golfstrom wird durch den Klimawandel nicht stoppen, da er primär durch Erdrotation und Winde entsteht. 2. Die meisten Leute, die vom Golfstrom sprechen, meinen eigentlich den Nordatlantikstrom oder die AMOC. 3. Letztere Ströme entstehen vor allem durch Mechanismen im Ozean und könnten daher durch den Klimawandel beeinflusst werden. 4. Ob und wann sie stoppen könnten, ist absolut nicht klar und wird heftig diskutiert. 5. Diese Ströme sind in der Erdgeschichte auch schon mehrfach durch natürliche Prozesse gestoppt.

Wollt ihr noch mehr über dieses Thema erfahren, dann schaut euch unbedingt mal dieses Video an:

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Flut und Überschwemmung: Was hat der Mond damit zu tun?

von By
Der Mond und unsere Erde

In wenigen Jahren könnten uns heftige Überschwemmungen erwarten – Grund dafür ist der Mond. Klingt wie ein schlechter Hollywood-Film, ist aber Realität. Erfahrt hier, warum der Mond nicht nur ein treuer Begleiter der Erde ist, sondern auch für Hochwasser verantwortlich sein kann.

Habt ihr schon den neuen Katastrophen-Film Moonfall im Kino gesehen? Falls nicht: Herzlichen Glückwunsch, richtige Entscheidung. In dem Blockbuster geht es darum, dass der Mond auf die Erde stürzt. Mehr ist dazu nicht zu sagen, da die Handlung und die Umsetzung einfach absurd sind. Aber: Das Thema dieses Blog-Beitrags erinnert stark an den Emmerich-Streifen. Denn laut einer neuen Studie der NASA wird der Mond bald für Katastrophen auf der Erde sorgen, vor allem für starke Überschwemmungen in den Küstenregionen der Vereinigten Staaten. 

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NASA: Mehr Überschwemmungen ab den 2030er Jahren

Das NASA Sea Level Change Science Teams der University of Hawaii hat herausgefunden, dass ab Mitte der 2030er Jahre die Anzahl der Tage, an denen es zu Überschwemmungen kommt, bis zu viermal höher liegen könnte als heute. NASA-Administrator Bill Nelson sagt dazu: “Niedrig gelegene Gebiete nahe dem Meeresspiegel sind besonders gefährdet von den verstärkten Fluten – und es wird schlimmer werden. Die Kombination aus der Anziehungskraft des Mondes, dem steigenden Meeresspiegel und dem Klimawandel wird die Überschwemmungen an unseren Küsten und auf der ganzen Welt weiter verschärfen“

Überschwemmungen in einer Stadt
Überflutungen in einem Stadtgebiet

Neben dem Klimawandel soll also auch unser Mond verantwortlich für Fluten sein – unser treuer Begleiter, der uns schon seit Anbeginn der Zeit Licht in der Nacht spendet und unsere Fantasie anregt, hat sich nun also gegen uns gewandt? Was ist aus astronomischer Sicht dazu zu sagen? Der Mond und die Erde ziehen sich durch ihre Schwerkraft an und bilden einen Orbit umeinander. Nicht nur der Mond dreht sich um die Erde, auch die Erde dreht sich um den Mond, wenn auch in einem kleineren Ausmaße. Sie bilden einen gemeinsamen Schwerkraftmittelpunkt, ein sogenanntes Bary-Zentrum. Für Erde und Mond liegt das Bary-Zentrum knapp innerhalb der Erde, aber eben nicht genau in ihrem Zentrum. 

Umkreisung von Erde und Mond um ein gemeinsames Zentrum

Taumelzyklus und Präzession des Mondes

Der Mond bewegt sich nicht perfekt gleichmäßig um die Erde, sondern eher in einer elliptischen Bahn. Dadurch ist er mal etwas näher, mal etwas weiter von der Erde entfernt. Diese Unterschiede in der Position zur Erde bringen den Mond dazu, etwas hin und her zu taumeln. Dieses Taumeln bezeichnet man als Libration. Und die folgt einem gewissen Zyklus, einem Taumelzyklus. 

Libration des Mondes

Die Position des Mondes ändert sich auch im Rahmen einer sogenannten Präzessionsbewegung. Die kommt vor allem daher, dass der Mond nicht nur von der Schwerkraft der Sonne, sondern auch von der Erde erfasst wird. Dieses Gezerre bringt ihn zum Taumeln und führt zu einem Zyklus von 18,6 Jahren, in denen der Mond immer ein wenig anders zur Erde steht – und das hat Auswirkungen auf die Gezeiten. Denn durch die Schwerkraft des Mondes kombiniert mit seiner Bewegung um die Erde entstehen Gezeitenkräfte, die den Ozean auf der Erde beeinflussen, Stichwort Ebbe und Flut. In der einen Hälfte des Jahres-Zyklus des Mondes werden die Ozean-Gezeiten unterdrückt. Die Flut fällt dann schwächer aus als normal, die Ebbe stärker. Aber in der zweiten Hälfte des Zyklus ist es genau umgekehrt. Der Mond sorgt nun für stärkere Fluten und die Ebbe wird unterdrückt. Und genau hier sehen die NASA-Forscher die Gefahr. 

Mondphasen verstärken die Gezeiten

Natürlich gab es schon oft solche flutverstärkenden Mondphasen, nämlich eben alle 18,6 Jahre. Derzeit sind wir in einer solchen Phase. Aber die NASA-Forscher denken, dass der nächste Zyklus gepaart mit dem steigenden Meeresspiegel durch schmelzendes Eis eine besonders explosive Mischung sein könnte. Ab Mitte der 2030er Jahre könnte diese Kombination aus steigenden Meeresspiegeln und flutverstärkender Librationsphase dann zu wesentlich mehr Überschwemmungen führen. 

Natürlich sind solche Vorhersagen und Berechnungen nicht in Stein gemeißelt. Aber wenn es doch so kommt, wäre es besser, einige Vorsichtsmaßnahmen zu treffen. Der Forscher Dirk Notz vom Max-Planck-Institut für Meteorologie hat eine gute Idee: “Aus Vorsorgegründen würde ich derzeit empfehlen, dass man die neuen Deiche um einen Meter höher baut, aber jetzt schon einplant, dass man da bis Ende des Jahrhunderts möglicherweise noch einen Meter draufsetzen muss, falls die Eisschilde stärker abschmelzen, als wir das im Moment prognostizieren. Aber ein Meter zusätzlich sollte es dann im Moment doch schon sein.”

Fortschritt für Flutbekämpfung

Wie besorgt müssen wir deswegen sein? Wir können durch innovative Ideen und technologische Fortschritte solche Entwicklungen abfedern. Allein das uralte Konzept des Deiches – was damit alles möglich ist, zeigen uns die Niederlande. Unten seht Ihr eine Karte der Niederlande aus dem Jahre 1300 und daneben eine von heute. Durch geschickte Anwendung von Deichtechnologie und Trockenlegung haben die Holländer eine ganze Provinz, Flevoland, aus den Tiefen des Meers gehoben. 

Vergleich der Niederlande von 1300 und heute: Landgewinn durch Deichbau

Könnten wir nicht also in Zukunft durch immer fortschrittlichere Technologie dem Anstieg der Meeresspiegel trotzen? Man muss das Problem auf dem Schirm haben, sollte aber niemals in Panik oder Weltuntergangsstimmung geraten, sondern viel eher umso mehr auf Technik, Fortschritt und Wachstum setzen. Kurz gesagt mit leichtem Augenzwinkern: Wir sollten die Probleme unserer Erde mit der gleichen Zuversicht anpacken wie ein holländischer Deichbauer aus dem frühen 20. Jahrhundert!

Mehr zu den Flutwellen, die unser Mond auslösen könnte, erfahrt Ihr in diesem Video:


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Die Erde kühlt schneller ab als erwartet

von By

Das ist eine überraschende Nachricht: Unsere Erde kühlt immer schneller aus! 

Je tiefer man in das Innere unseres Planeten vordringt, desto wärmer wird es. Der Aufbau des Erdinneren ist dabei aber noch relativ rätselhaft, denn es gibt keine technische Möglichkeit wirklich bis in die Untiefen des Planeten zu bohren. Die tiefste Bohrung bislang war die Kola-Bohrung in der damaligen Sowjetunion, bei der man eine Tiefe von 12.262 Metern erreichte. Definitiv eine beachtliche Leistung, aber nicht wirklich hilfreich um Erkenntnisse über den Tiefenaufbau des Planeten zu gewinnen, denn selbst der obere Erdmantel beginnt erst in einer Tiefe von 35 Kilometern. Grob zusammengefasst besteht der innere Aufbau der Erde aus folgenden Schichten: Kruste, Mantel, äußerer Kern und innerer Kern. Die Wärme, die aus dem inneren des Planeten nach außen strömt, ist immens wichtig. Sie ist die Basis für geologische Prozesse wie die Plattentektonik und den Vulkanismus und vor allem hält sie den Geodynamo unseres Magnetfelds am Laufen. Im äußeren Erdkern rotiert leitfähige Materie, vor allem geschmolzenes Metall. Diese Masse von geschmolzenem Metall umhüllt den Inneren Erdkern aus festem Metall. Hierdurch entsteht ein Strom, der das Erdmagnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld ist selbsterhaltend und wenn es fehlen würde, wäre die Erde sehr viel weniger lebensfreundlich und würde heutzutage wohl eher dem Mars ähneln. Denn der Geodynamo erzeugt das Magnetfeld der Erde, welches die Erdoberfläche vor dem Bombardement mit kosmischer Strahlung beschützt. 

So stellt man sich den Aufbau unseres Planeten vor

Wir haben also ein starkes Interesse daran, dass weiterhin Wärme im Erdkern produziert wird und in die äußeren Schichten dringt. Ein Forscherteam der ETH Zürich um den Physiker und Geochemiker Professor Motohiko Murakami hat indes nun erschreckenderweise herausgefunden, dass die Erde viel schneller abkühlt als bisher gedacht. Murakami sagt dazu: 

“Unsere Ergebnisse könnten uns eine neue Perspektive auf die Entwicklung der Dynamik der Erde eröffnen. Sie deuten darauf hin, dass die Erde wie die anderen Gesteinsplaneten Merkur und Mars viel schneller als erwartet auskühlt und inaktiv wird.“

Prof. Motohiko Murakami

Wie ist das Forscherteam zu dieser Erkenntnis gelangt? Das Wärmereservoir im Erdkern ist natürlich nicht unerschöpflich, andernfalls wäre es ja eine Art Perpetuum Mobile. Wärme dringt nach außen und dadurch kühlt der Erdkern nach und nach ab. Die Frage ist, wie schnell das geschieht und entscheidend dafür ist die sogenannte Kern-Mantel-Grenze. Hier treffen heiße geschmolzene Metalle aus dem äußeren Erdkern, vor allem Eisen und Nickel, auf das Gestein des Erdmantels, das rund 1000 Grad kühler ist. Ein bisschen kann man sich das vorstellen wie den Bereich, in dem heiße Vulkanlava ins kalte Meer fließt – nur dass die Kern-Mantel-Grenze natürlich eine noch viel deutlicher Abgrenzung darstellt, sie ist tatsächlich die größte thermische Grenze unseres Planeten. Und genau an dieser Grenze bestimmt sich, wie viel der Wärme aus dem Erdinneren weiter nach außen dringen kann. Anders gesagt: Um herauszufinden, wie schnell die Erde abkühlt, muss herausgefunden werden, wie wie viel Wärme an der Grenze zwischen Kern und Mantel abgefangen wird. Und dafür hat das Forscherteam aus Zürich sich etwas Schlaues überlegt: Sie haben das dort vorherrschende Mineral eingehender untersucht. 

Bridgmanit: Häufigstes Mineral der Erde in Meteorit entdeckt - DER SPIEGEL
Bridgmanit entsteht unter dem extremen Druck im Erdinneren – Foto: Chi Ma/Caltech

Im Erdinneren tummeln sich jede Menge kuriose Mineralien, die nur dort unten aufgrund des immensen Drucks entstehen können. Eins davon ist Bridgmanit. Es ist grundsätzlich nur im Erdmantel zu finden und an der Oberfläche allenfalls eingeschlossen in Meteoriten, die auf der Erde eingeschlagen sind. Bridgmanit ist das dominierende Mineral in der Kern-Mantel-Grenze und bislang war höchst umstritten, wie gut es Wärme leitet. Das Problem: Man kann sich nicht eben einfach mal zur Kern-Mantel-Grenze graben und das Bridgmanit dort untersuchen. Deswegen haben die Forscher Folgendes getan: Sie erzeugten einfach selbst Bridgmanit-Kristalle und zwar mit extremem Hochdruck und Hitze unter Laborbedingungen.

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Jeweils einen der Kristalle platzierten sie in einer Diamantstempelzelle und setzten sie dem Druck von 80 Gigapascal aus. Mithilfe eines Lasers heizten sie die Kristallprobe nun allmählich bis auf rund 2.200 Grad auf. Im Prinzip haben sie also die Bedingungen an der Kern-Mantel-Grenze nachgestellt – und mit einem Spektroskop zeichneten sie dann währenddessen die vom Kristall ausgehende Strahlung auf, daraus kann man dann Hitze, Wärmefluss und Zustand des Kristalls ablesen. Das Ergebnis enthüllte dann: Bridgmanit leitet die Wärme anderthalb mal besser ab als man bislang angenommen hatte. Und das heißt: Die Kern-Mantel-Grenze lässt viel mehr Wärme durch als man bislang dachte, der Erdkern kühlt wesentlich schneller aus. 

Die Kern-Mantel-Grenze ist durchlässiger als bislang angenommen

Nicht nur das Erddynamo wird also früher den Geist aufgeben, als bislang berechnet, auch die Plattentektonik, der Drift der Kontinente, die Gebirgsbildung und der Vulkanismus werden schneller zum erliegen kommen als angenommen. Und wie schnell? Das weiß man leider trotzdem nicht, da solche geologischen Prozesse sich über gewaltige Zeiträume abspielen, die sich sehr schwer konkret berechnen lassen. Unter anderem spielen dafür auch noch der Zerfall radioaktiver Elemente im Erdkern eine Rolle und die genaue Bewegung der sogenannten Mantelkonvektion. Auch wenn der Erdkern schneller abkühlt als gedacht, wird seine Hitze uns also noch viele Erdzeitalter erhalten bleiben.

Noch mehr Informationen über das Abkühlen unseres Planeten erhaltet Ihr in diesem Video:

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