Im Thema des Tages vom 20.09.2021 ging es um die sogenannten Kipppunkte unseres Klimasystems, also Schwellenwerte, deren Überschreitung unumkehrbare Veränderungen mit sich bringt. Als einer dieser Kipppunkte wurde die thermohaline Zirkulation genannt, ein globales Strömungssystem des Meerwassers. Es vereint Oberflächenströmungen wie beispielsweise den Golfstrom, der warmes Oberflächenwasser aus dem Golf von Mexiko in den Nordatlantik führt, und entsprechende Bewegungen in der Tiefe (siehe Grafik - rote Pfeile: warmes Oberflächenwasser, blaue Pfeile: kaltes Tiefenwasser).
Entscheidend sind dabei Temperatur und Salzgehalt des Wassers (daher auch der Begriff "thermohalin"), da sie dessen Dichte bestimmen. Diese nimmt ab, je höher die Temperatur bzw. je niedriger der Salzgehalt des Wassers ist. Kühlt das Wasser dagegen ab oder nimmt der Salzgehalt zu, erhöht sich die Dichte des Wassers. Wie für Luft gilt auch für Wasser, dass sich Schichten mit geringerer Dichte über solche mit größerer Dichte schieben bzw. aufsteigen und umgekehrt.
Wenden wir diesen Zusammenhang doch am besten gleich mal an und begeben uns auf eine Reise durch die Weltmeere - beginnend im Nordatlantik. Das mit dem Golfstrom herangeführte Wasser kühlt dort zum einen stark ab (z.B. durch das Überströmen kalter Luftmassen) und besitzt zum anderen durch Verdunstung einen erhöhten Salzgehalt. Bei der Verdunstung geht nämlich nur das Wasser in Wasserdampf über, das Salz aber bleibt zurück. Durch die Kombination aus Abkühlung und "Versalzung" nimmt die Dichte des Oberflächenwassers im Nordatlantik somit stark zu, welches in der Folge absinkt. Im Anschluss durchquert diese Tiefenströmung den gesamten Atlantik bis sie an dessen Südausgang in den sog. Zirkumpolarstrom mündet. Dabei handelt es sich um eine Strömung, die im Uhrzeigersinn um die Antarktis verläuft.
Über diesen Wirbel gelangt nun ein Teil des Tiefenwassers in den Indischen, ein anderer Teil in den Pazifischen Ozean. Im Pazifik angekommen, wird das Wasser unter allmählicher Erwärmung nordwärts über den Äquator geführt und steigt wieder auf. Als warme Oberflächenströmung geht es nun, getrieben von den Passatwinden, an Indonesien vorbei in den indischen Ozean. Dort "wartet" bereits ein Teil des nun ebenfalls erwärmten und aufgestiegenen Wassers, das zuvor im Zirkumpolarstrom eine Ausfahrt früher genommen hatte. Zusammen führt die Reise weiter um die Südspitze Afrikas quer durch den Atlantik bis zum Golf von Mexiko und als Golfstrom wieder zurück in den Nordatlantik. Dort endet schließlich das Abenteuer - aber nur für uns. Denn durch die Abkühlung und Verdunstung (höherer Salzgehalt!) des Golfstromwassers sinkt dieses wieder ab und beginnt die lange Reise von neuem.
Das war nun natürlich eine sehr grobe Beschreibung dieser an sich höchst komplexen Zirkulation. Denn nicht nur Salzgehalt und Temperatur, auch Wind und Erddrehung haben einen großen Einfluss auf die Meeresbewegungen (Stichwort Ekman-Transport). Das würde an dieser Stelle allerdings den Rahmen sprengen. Einige erklärende Sätze dazu finden Sie zum Beispiel im Thema des Tages vom 17.10.2020 unter t1p.de/recj .
Dipl.-Met. Tobias Reinartz
Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 30.10.2021
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