AMOC-Kollaps könnte Südlichen Ozean zur CO₂-Quelle machen und globale Erwärmung um 0,2°C verstärken

Das Forschungsteam untersucht, wie sich ein Zusammenbruch der AMOC – eines wichtigen Systems von Meeresströmungen im Atlantik, das warmes Wasser nach Norden und kaltes Wasser nach Süden transportiert – auf den CO₂-Kreislauf und die globalen Temperaturen auswirken würde. Dafür modellierten die Forschenden zunächst ein stabiles Erdklima bei unterschiedlichen atmosphärischen CO₂-Konzentrationen. Anschließend führten sie der Atlantikoberfläche Süßwasser zu, um einen Zusammenbruch der AMOC zu simulieren.

Selbst wenn die Strömung aufgrund des Süßwasser-Zuflusses zusammenbrechen würde, so die Forschenden, erholt sich die AMOC demnach bei vorindustriellen CO₂-Konzentrationen von 280 ppm in der Atmosphäre langfristig vollständig, sobald der Zufluss von Süßwasser endet. Bei CO₂-Konzentrationen von 350 ppm oder höher – deutlich unter dem heutigen Niveau von rund 430 ppm – bleibt die Strömung jedoch im „Aus“-Zustand, sobald sie einmal zusammengebrochen ist.

„Höhere CO₂-Konzentrationen verändern die AMOC-Stabilität grundlegend und treiben das System in einen bistabilen Zustand, in dem die AMOC über Hunderte von Jahren schwächer werden und dann dauerhaft zusammenbrechen könnte. Ist sie einmal zum Erliegen gekommen, sehen wir, dass sie sich langfristig nicht wieder erholt“, sagt Leitautorin und PIK-Forscherin Da Nian.

In allen in der Studie analysierten Szenarien würde ein Übergang der AMOC in den „Aus“-Zustand zu einer zusätzlichen Erwärmung von 0,17°C bis 0,27°C führen. „Diese Temperaturänderung wird durch das freigesetzte CO₂ aus dem Südlichen Ozean angetrieben, denn durch die verstärkte Durchmischung gelangt CO₂-reiches Tiefenwasser an die Oberfläche“, erklärt Ko-Autor Matteo Willeit vom PIK. 

Regionale Temperaturänderungen wären der Studie zufolge noch ausgeprägter als die Veränderung der globalen Durchschnittstemperatur. In einem Szenario bei CO₂-Konzentrationen von 450 ppm – wie sie auf der Erde zuletzt vor vielen Millionen Jahren auftraten, als es deutlich weniger Polareis gab – steigen die Temperaturen aufgrund des AMOC-Zusammenbruchs in der Antarktis um 6°C, während die Temperaturen in der Arktis um 7°C sinken.

„Der Ozean war bislang unser größter Verbündeter“, sagt PIK-Direktor und Mitautor Johan Rockström. „Er hat ein Viertel der vom Menschen verursachten CO₂-Emissionen aufgenommen. Ein Zusammenbruch der AMOC könnte den Südlichen Ozean von einer CO₂-Senke in eine CO₂-Quelle verwandeln, wodurch große Mengen an CO₂ freigesetzt und die globale Erwärmung weiter angeheizt würde. Je mehr CO₂ sich zum Zeitpunkt des Zusammenbruchs in unserer Atmosphäre befindet, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit einer zusätzlichen Erwärmung. Das heißt: Je mehr Emissionen wir heute ausstoßen, desto größer wird das Risiko für stärkere Klimafolgen in der Zukunft.“