A3 Thermische Anomalien und Variabilität

Thema

Thermische Anomalien im Ozean sind anhaltende Abweichungen der Meeresoberflächentemperatur vom typischen Klima der jeweiligen Region. Diese Abweichungen haben weitreichende Folgen, die weit über den Ozean hinausgehen: Sie verändern die atmosphärische Zirkulation, beeinflussen Niederschlagsmuster und wirken sich auf die marine Biodiversität aus. Gerade diese Persistenz über die Zeit führt dazu, dass eine thermische Anomalie im Ozean letztendlich so unterschiedliche Systeme wie Klima und Meeresleben beeinflusst. Unter allen thermischen Anomalien im Ozean sind El Niño und La Niña die am besten erforschten: Während eines El-Niño-Ereignisses erwärmt sich die Meeresoberflächentemperatur im östlichen äquatorialen Pazifik um zwei bis vier Grad über den Normalwert, während sich dieselbe Region während eines La-Niña-Ereignisses abkühlt. Diese Erwärmung oder Abkühlung des östlichen äquatorialen Pazifiks bewirkt durch atmosphärische Fernwirkungen, dass El Niño und La Niña letztendlich das gesamte Klimasystem des Planeten beeinflussen, nicht nur die Region, in der sie entstehen.

Marine Hitzewellen stellen eine besondere Art von ozeanischen thermischen Anomalien dar: Sie sind definiert als Perioden, in denen die Meeresoberflächentemperatur mindestens fünf aufeinanderfolgende Tage lang über dem 90. Perzentil ihrer eigenen Klimatologie liegt und typischerweise Wochen bis Monate andauert. Zwei Mechanismen verursachen diese marinen Hitzewellen: Abgeschwächte Winde, die sowohl die Verdunstung als auch das Aufquellen von kaltem Tiefenwasser verringern, das normalerweise die Oberfläche kühlt; und die Vertiefung der Pyknokline, der Schicht, die die Oberfläche vom kalten Tiefenwasser trennt, wodurch dieses Tiefenwasser zusätzlich von der Oberfläche isoliert wird.

Eine weitere ozeanische thermische Anomalie, allerdings mit entgegengesetztem Vorzeichen, ist die anhaltende Kältezone südlich von Grönland im Nordatlantik mit Temperaturen, die ein bis zwei Grad unter dem Normalwert liegen. Dieses Kaltfeld wird auf die Abschwächung der Atlantischen Meridionalen Umwälzzirkulation (AMOC) zurückgeführt: Wenn diese Zirkulation weniger warmes Wasser nach Norden transportiert, kühlt sich das Gebiet, in dem dieses Wasser absinkt, ab. Diese Abkühlung macht die Verstärkung des Kaltfelds im Nordatlantik zu einem möglichen Frühzeichen für eine fortschreitende Abschwächung der AMOC.

Hinter diesen eher lokal begrenzten Anomalien verbirgt sich ein grundlegender Trend, der den gesamten Ozean betrifft: Seit 1955 hat der Ozean 93 Prozent der gesamten zusätzlichen Wärme, die das Klimasystem aufgenommen hat, absorbiert und sich in den ersten 700 Metern Tiefe durchschnittlich um ein Zehntel Grad pro Jahrzehnt erwärmt. Diese Hintergrunderwärmung verstärkt die Schichtung des Ozeans, was wiederum die vertikale Durchmischung behindert, die Nährstoffzufuhr zur sonnenbeschienenen Zone, in der Plankton lebt, verringert und letztendlich die Verbreitung mariner Arten verändert.

Unter dem Einfluss der Klimaerwärmung ist zu erwarten, dass marine Hitzewellen noch häufiger, intensiver und weit verbreiteter auftreten werden als bisher. Dies wird gravierende ökologische Folgen für Korallenriffe, Seegraswiesen und die Fischerei haben, von der so viele Küstengemeinden abhängen. Von El Niño und La Niña, die das Klima des gesamten Planeten beeinflussen, über die Kaltfront im Nordatlantik, die auf eine Veränderung der Meeresströmungen hindeuten könnte, bis hin zur allgemeinen Erwärmung, die marine Hitzewellen selbst immer wahrscheinlicher macht – all diese thermischen Anomalien im Ozean laufen letztendlich in einem einzigen, zunehmend wärmeren und stärker geschichteten Ozean zusammen.

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