In the last few decades, the Arctic sea ice has receded ever further, including increasingly in winter when the extent of sea ice is at its most prominent. One of the main drivers of this development is thought to be the warming of Atlantic water that flows from Europe’s Norwegian Sea into the Arctic Ocean, passing through the Barents Sea and the Fram Strait in the process. However, not all the Atlantic water flowing into the Barents Sea reaches the sea ice. Part of the Atlantic water recirculates, i.e. by changing direction and flowing back into Europe’s Norwegian Sea as an independent current without coming into direct contact with the sea ice. To date, however, it has not been possible to sufficiently investigate the indirect effect of this current carrying inflowing Atlantic water back out of the Barents Sea on the sea ice of the Barents Sea. A research team from the Alfred Wegener Institute has now discovered - using model simulations - that this return flow from the Barents Sea has an appreciable impact on the amount of sea ice forming in the Barents Sea in winter. The researchers published their results in the journal Nature Communications.
Die Barentssee ist neben der Framstraße eines von zwei Einfallstoren, durch die warmes und salziges Wasser aus dem Atlantik in den Arktischen Ozean einströmt. Ist das einströmende Atlantikwasser wärmer als im Langzeitmittel oder strömt außerordentlich viel Atlantikwasser ein, erwärmt sich die Barentssee und die Eisbedeckung fällt im Winter geringer aus. Ist das Atlantikwasser kühler oder der Einstrom schwach kann viel Eis entstehen. Bevor das Atlantikwasser durch die Strömungen in der Barentssee zum Meereis transportiert wird, rezirkuliert jedoch ein Teil vom Meereis weg und wird zurück in das europäische Nordmeer transportiert. Dieser rezirkulierte Teil kann das Meereis also nicht mehr beeinflussen. Die Stärke und die Schwankungen eben dieses Rückstroms konnten jedoch bisher noch nicht hinreichend vermessen werden, obwohl sie eine wichtige Rolle dafür spielen könnten, wie viel Atlantikwasser das Meereis tatsächlich erreicht: „Es gibt einige wenige Beobachtungen, die nahelegen, dass der Rückstrom einen erheblichen Teil des Atlantikwassers unmittelbar wieder aus der Barentssee hinaus transportiert. Es schien somit naheliegend, dass natürlich auftretende Schwankungen und ein möglicher Langzeittrend dieser Strömung wichtige Faktoren für das Meereis sein könnten“, sagt Dr. Finn Heukamp, Erstautor der Studie vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung. „Die Menge des Atlantikwassers, welches zwar in die Barentssee einströmt aber diese durch Rezirkulation unmittelbar wieder verlässt, kann erhebliche Auswirkungen darauf haben, wie sich das Meereis Jahr zu Jahr aber auch langfristig ausbilden kann.“
Der Rückstrom aus der Barentssee ist bisher weniger gut dokumentiert als der Einstrom, dessen Stärke und Schwankungen durch Langzeitmessungen bekannt sind. „In solchen Fällen sind Computermodelle, die den Ozean nachbilden, eine sehr gute erste Informationsquelle, die uns das Geschehen untersuchen lassen. Deshalb haben wir mit einem hochauflösenden, globalen Ozean- und Meereismodell den Rückstrom von warmen Atlantikwasser zwischen 1979 und 2019 simuliert“, sagt Finn Heukamp. Was der AWI-Ozeanograph und seine Mitforschenden fanden, war, dass die Menge des Atlantikwassers, das wieder aus der Barentssee herausfließt, tatsächlich beeinflusst, wieviel Meereis sich bilden kann. „Wenn der Rückstrom schwächer ist, wird weniger Atlantikwasser wieder unmittelbar hinaus transportiert. Anstatt die Barentssee zu verlassen, strömt dieses Atlantikwasser durch sie durch und erwärmt sie. Die Folge ist, dass sich in diesen Jahren weniger neues Meereis bildet und bereits vorhandenes schneller schmilzt.“ Im Gegensatz dazu führe ein starker Rückstrom zu mehr Eis in der Barentssee, da ein großer Teil des warmen Atlantikwassers unverzüglich aus der Barentssee heraus transportiert wird, bevor es das Meereis erreichen und beeinflussen kann.
Immer mehr warmes Atlantikwasser kann das Meereis erreichen
Es ist also nicht nur wichtig, wieviel warmes Atlantikwasser in die Barentssee einströmt, sondern auch, wieviel davon die Barentssee unmittelbar wieder verlässt. Eben diese Menge ist seit 1979 immer geringer geworden: So zeigt die Simulation, dass es zwar von Jahr zu Jahr stark variiert, wieviel Atlantikwasser wieder hinausströmt, aber der Rückstrom sich im Allgemeinen erkennbar abschwächt, wodurch mehr warmes Wasser das Meereis erreicht. In der Simulation hat sich der Rückstrom seit 1979 bereits um etwa die Hälfte reduziert. Diese Entwicklung trägt zum beschleunigten Verlust des Meereises in der Barentssee bei.
Während die Menge des warmen Atlantikwassers, das im Winter aus der Barentssee hinausströmt, über die Zeit abgenommen hat, ist im Einstrom kein Trend zu erkennen. Die Schwankungen der Temperatur und die generelle Erwärmung des Einstroms sind jedoch auch im Rückstrom zu finden. „Im Modell ist der Zufluss im Winter durchgehend wärmer und stabiler als der Rückfluss, der etwas kühler aber sehr viel variabler ist.“ Dass die Temperaturen der beiden Strömungen scheinbar zusammenhängen, nicht aber die Menge des ein- und ausströmenden Wassers, deutet auf einen permanenten Rückstrom aber unabhängige (atmosphärische) Antriebsmechanismen in der Barentssee hin, die den Zu- und Rückfluss steuern. So ist die Stärke des Zuflusses von Atlantikwasser weitgehend an das großskalige Windmuster der Nordatlantischen Oszillation gebunden, während der Rückfluss stark von lokalen Wettersystemen über Spitzbergen abzuhängen scheint.
„Unsere Studie kann als Ausgangspunkt dienen, um eben jene Prozesse zu identifizieren, die den Rückfluss in der Barentssee maßgeblich antreiben,“ fasst Finn Heukamp zusammen. „Wir beleuchten zum ersten Mal einen bislang unbeachteten Mechanismus im ozeanischen System der Arktis, der direkte Auswirkungen auf die Ausdehnung des Meereises hat.“ Das hat eine große Relevanz für Klimamodelle und liefert wichtige Impulse für genauere Zukunftsprojektionen zum arktischen Klimawandel.
Original publication
Atlantic Water Recirculation in the Northern Barents Sea Affects Winter Sea Ice Extent. Finn Ole Heukamp, Claudia Wekerle, Torsten Kanzow, Rebecca McPherson, Till M. Baumann. Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-59992-9
