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Wissenschaft kompakt

Ozeanische Strömungen

Ozeanströmungen spielen für das weltweite Klima eine bedeutende
Rolle. Für Europa ist dabei besonders der Golfstrom zu nennen, da er
warme Wassermassen herbeischafft. Er ist aber nur ein kleiner Teil
eines weltumspannenden Strömungssystems.

Luftströme in der Atmosphäre sind Alltag für uns Meteorologen im
Vorhersagedienst. Auch in den Themen des Tages wird des Öfteren
beispielsweise eine kalte Nordströmung oder eine feuchtwarme
Südwestströmung erwähnt. Heute wollen wir ein Stockwerk tiefer gehen
und uns die Ozeane anschauen.

Auch im Meerwasser gibt es Mechanismen, die der Atmosphäre ähneln.
Die grundlegenden physikalischen Prinzipien und
(Bewegungs-)Gleichungen sind sogar dieselben. Wie die Luft in der
Atmosphäre hat kaltes Wasser eine höhere Dichte als warmes Wasser und
sinkt somit in größere Tiefen hinab. Der ein oder andere hat hier
bestimmt gestutzt - und das zurecht. Denn es gibt einen kleinen aber
feinen Unterschied. Wasser weist im Temperaturbereich von +4 bis 0 °C
eine Dichteanomalie auf. Das heißt in diesem Intervall ist die
Dichteänderung genau umgekehrt: 0 °C kaltes Wasser ist leichter als
+4 °C "warmes" Wasser.

Im Gegensatz zu Luft muss für Wasser nicht nur die Temperatur,
sondern zusätzlich der Salzgehalt (auch Salinität genannt)
berücksichtigt werden. Hier gilt: Je salziger das Wasser ist, desto
höher ist die Dichte. Durch diese beiden Bausteine wird eine
weltumspannende Zirkulation in den Tiefen der Ozeane in Gang gesetzt,
die thermohaline Zirkulation genannt wird.

In Abbildung 1 ist der Kreislauf skizziert. Beginnen wir an den
Punkten, die mit "deep water formation" (deutsch:
Tiefenwasserbildung) gekennzeichnet sind. Diese liegen einerseits auf
hohen geographischen Breiten in der Nähe der Antarktis und der
Arktis. Dort kühlt das Wasser an der Meeresoberfläche ab. Wie oben
beschrieben, steigt dadurch die Dichte. Gleichzeitig finden dort noch
andere Prozesse statt. Teile des Meerwassers gefrieren und bilden
Eis, zusätzlich spielt die Wasserverdunstung auch eine Rolle. In
beiden Prozessen bleibt das Salz im Meer "übrig", dadurch steigt der
Salzgehalt und somit auch die Dichte. In Abbildung 2 ist die
Verteilung der Dichte an der Meeresoberfläche dargestellt. Die
angesprochenen Regionen stechen durch ihre rot eingefärbten Werte
hervor.

Das kalte und salzige Meerwasser sinkt nun in die tieferen
Ozeanschichten. In diesen Tiefen wird es dann auf verschiedenen Wegen
in fast alle sieben Weltmeere transportiert (blaue Linien). Nach und
nach mischt es sich mit wärmeren Wassermassen und steigt langsam an
die Oberfläche. Das passiert vor allem im Pazifischen und im
Indischen Ozean. Von dort tritt es seinen Rückweg an (rote Linien).
Der uns wohl bekannteste Zweig dieses Systems ist der Golfstrom, der
warmes Wasser von der Karibik in Richtung Europa bringt und dadurch
das Klima in Nordwesteuropa milder gestaltet. Aber auch der
Agulhasstrom an der Südspitze Afrikas oder der Kuroshio bei Japan
gehören zu diesem System dazu.

Stellen wir uns vor wir würden uns heute ein Wasserpaket "aussuchen"
und es nachverfolgen. Um diese Weltreise zu durchlaufen würde ein
Menschenleben nicht ansatzweise ausreichen. Über 1000 Jahre ist das
Wasser quer durch die Ozeane unterwegs, bevor es wieder am
Ausgangspunkt angelangt.

Doch auch diese Zirkulation ist äußeren Einflüssen unterworfen. Die
IPCC-Berichte sammeln eine immense Menge an Informationen und
wissenschaftlichen Erkenntnissen zu Klimaveränderungen. Im letzten
Bericht ({Link 1}) aus dem Jahr 2021 wird beschrieben, dass die
globale Erwärmung in Folge des Klimawandels es sehr wahrscheinlich
macht, dass sich der nordatlantische Teil der Zirkulation in diesem
Jahrhundert verlangsamen wird. Ein Grund dafür ist, dass die
Eisschmelze Frischwasser in die Bereiche führt, in denen das Wasser
absinkt. Das wirkt dem Dichteanstieg entgegen und verlangsamt das
System. Die Stärke dieser Abschwächung ist dabei jedoch sehr
ungewiss. Ein plötzlicher Kollaps der Zirkulation tritt jedoch mit
mittlerer Konfidenz nicht ein. Der komplette Stopp der
Warmwasserzufuhr und ein Katastrophenszenario wie es beispielsweise
im Film "The Day After Tomorrow" thematisiert wird, ist also nicht
wahrscheinlich. Trotzdem ist das Klima schützenswert, denn die
Vorgänge sind komplex und mögliche Folgen oft schwer zu durchschauen.

M.Sc. Fabian Chow

Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 09.03.2026

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