Die Ozeane spielen eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des Klimas auf der Erde. Sie transportieren warmes Wasser vom Äquator zu den Polen und gleichen so die Temperaturen auf dem Planeten aus. Ohne diese Zirkulation wären die Tropen heißer und die Pole deutlich kälter. Eine neue Studie der University of California in Riverside zeigt nun, dass extreme Hitzeepisoden in der Vergangenheit der Erde dazu führten, dass diese natürliche Zirkulation abnahm.
Geringere Ozeanzirkulation könnte Temperaturen anheben
„Die Ozeane sind heute der bei weitem größte Kohlenstoffspeicher auf der Erdoberfläche“, erklärt Studienautorin Sandra Kirtland Turner in einer Mitteilung der Universität. „Heute enthalten die Ozeane fast 40.000 Milliarden Tonnen Kohlenstoff – mehr als das 40-fache der Kohlenstoffmenge in der Atmosphäre. Außerdem nehmen die Ozeane etwa ein Viertel der anthropogenen CO2-Emissionen auf“. Sollte sich die Ozeanzirkulation verlangsamen, könne sich auch die Aufnahme von Kohlenstoff in den Ozean verlangsamen, wodurch sich die Menge an Kohlendioxid, die in der Atmosphäre verbleibt, erhöhen würde.
Um diesen Prozess besser vorhersagen zu können, untersuchte das Forscherteam die frühe Eozän-Epoche vor etwa 49 bis 53 Millionen Jahren. Damals war es auf der Erde deutlich wärmer. Die Temperaturen der Tiefsee waren rund 12 Grad Celsius höher als heute. In Einzelphasen sind zudem CO2- und Temperaturspitzen, sogenannte Hyperthermien, aufgetreten. Dann erwärmten sich die Ozeane um weitere 3 Grad Celsius.
Zurück ins Eozän
„Obwohl die genaue Ursache der hyperthermalen Ereignisse umstritten ist und sie lange vor der Existenz des Menschen stattfanden, sind diese Hyperthermien die besten Analogien, die wir für den zukünftigen Klimawandel haben“, so Kirtland Turner. Also untersuchten die Forscher winzige fossile Schalen von mikroskopisch kleinen Meeresorganismen, sogenannten Foraminiferen. Sauerstoff- und Kohlenstoffisotope in den Schalen geben Auskunft über die damaligen Ozeantemperaturen und -zirkulationsmuster. So zeigen diese Kohlenstoffisotope an, wie lange das Wasser von der Oberfläche isoliert war – ein Indikator für die Bewegung des Tiefenwassers. Sauerstoffisotope hingegen geben Aufschluss über die Wassertemperaturen und die damalige Eismenge auf der Erde.
Um ihre Ergebnisse zu überprüfen, nutzten die Wissenschaftler auch Klimamodelle zur Simulation der Ozeanzirkulation im Eozän. Damals befanden sich etwa 1.000 Teile pro Million (ppm) Kohlendioxid in der heißen Atmosphäre. Heute enthält die Atmosphäre etwa 425 ppm. Allerdings weisen die Wissenschaftler darauf hin, dass der Mensch jedes Jahr fast 37 Milliarden Tonnen Kohlendioxid in die Atmosphäre ausstößt. Sollten diese Emissionen anhalten, könnten bis zum Ende dieses Jahrhunderts ähnliche Bedingungen wie im frühen Eozän herrschen. „Es ist keine Alles-oder-Nichts-Situation“, so Kirtland Turner weiter. „Jede inkrementelle Veränderung ist wichtig, wenn es um Kohlenstoffemissionen geht. Selbst kleine Reduzierungen von CO₂ korrelieren mit geringeren Auswirkungen, weniger Verlusten an Menschenleben und weniger Veränderungen der natürlichen Umwelt.“