Drake Passage
Studie zum Klima in der Erdgeschichte
Neue Erkenntnisse über globale Zirkulationsmuster in Atmosphäre und Ozean
[30. September 2015]
Die Strömungsgeschwindigkeiten des nördlichen Antarktischen Zirkumpolarstromes waren im Bereich der Drake Passage während der letzten Eiszeit um bis zu 40% gegenüber der heutigen Warmzeit reduziert. Das ist ein Ergebnis einer Studie von Dr. Frank Lamy vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) und Kollegen, die diese Woche im Fachjournal “Proceedings of the Natural Academy of Sciences of the United States of America” (PNAS) erscheint.
Die Drake Passage ist die wichtigste geographische Engstelle für den Antarktischen Zirkumpolarstrom, dem größten Meeresstrom weltweit. Sie spielt eine herausragende Rolle für die heutige Ozeanzirkulation und das globale Klima heute und wahrscheinlich auch in Zukunft. Trotz dieser Bedeutung und entsprechender Anstrengungen der aktuellen Forschung reichen die durchgängigen hydrographischen Messreihen kaum mehr als 20 Jahre zurück. Diese instrumentellen Zeitreihen sind zu kurz, um die natürlichen Schwankungen des Antarktischen Zirkumpolarstroms ausreichend zu erfassen und mögliche Zukunftsszenarien zu erstellen.
Um klimatische und ozeanographische Veränderungen auf längerfristigen, geologischen Zeitskalen zu rekonstruieren, nutzen Wissenschaftler daher Sedimentkerne. Ihre Analyse erlaubt es, die natürliche Variabilität des Antarktischen Zirkumpolarstromes zwischen der Südspitze Südamerikas und der nördlichen Antarktische Halbinsel über verschiedene kalte und warme Klimazustände zu erfassen. Die aktuelle Studie des AWI-Geologen Lamy beruht auf Änderungen von sedimentologischen Parametern und der geochemischen Zusammensetzung von marinen Sedimentablagerungen, die aus zwei Bohrkernen über die letzten 65.000 Jahre, d.h. von der letzten Eiszeit bis in die heutige Warmzeit, rekonstruiert wurden.
Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit können dabei relativ simpel über die Korngröße der Sedimente abgeleitet werden – feinere Korngrößen bedeuten reduzierte Strömung da nur dann das feine Material abgelagert werden kann. Umgekehrt werden bei stärkerer Strömung feine Sedimentpartikel ausgewaschen und abtransportiert. Dadurch werden die groben Partikel angereichert.
„Unsere Daten deuten erstmalig auf eine deutliche eiszeitliche Windabschwächung im Kern der Westwindzone hin“, erklärt Lamy eine möglich Ursache für die veränderten Strömungsmuster. Umgekehrt legten die Daten nahe, dass es in Warmzeiten einen stärkeren Zirkumpolarstrom, stärkere Westwinde und einen verringerten Export von Kaltwasser in die niedrigen Breiten des Pazifiks gab. „Dieses hat natürlich auch Konsequenzen für mögliche Zukunftsszenarien: Instrumentelle Daten zeigen bereits eine Zunahme und Südverlagerung der südlichen Westwindzone, während die Strömungsgeschwindigkeit des Antarktischen Zirkumpolarstromes noch keinen eindeutigen Trend aufweist, möglicherweise wegen der zu kurze Zeitreihen oder der Trägheit der ozeanischen Strömungen“, so der Geologe.
Die jetzt veröffentlichten Daten widersprechen der bisher vorherrschenden Meinung, dass der Antarktische Zirkumpolarstrom im Glazial unverändert oder sogar verstärkt war. Dieses hat weitreichende Konsequenzen für die globalen atmosphärischen und ozeanischen Zirkulationsmuster. „Ein reduzierter Durchfluss durch die Drake Passage während der letzten Eiszeit erhöht den Export von kalten Wassermassen in das Humboldt Stromsystem entlang des südamerikanischen Kontinentalhanges bis in die Tropen. Dieses ist eindeutig über die momentan verfügbaren Abschätzungen der Oberflächenwassertemperatur im Südostpazifik belegt. Gleichzeitig wurde weniger Wasser in den Südatlantik exportiert mit ozeanographischen Folgen bis in den Nordatlantik-Raum“, ordnet Lamy die Bedeutung der Studie für zukünftige Prognosen ein.
Originalpublikation:
Frank Lamy, Helge W. Arz, Rolf Kilian, Carina B. Lange, Lester Lembke-Jene, Marc Wengler, Jérôme Kaiser, Oscar Baeza-Urrea, Ian R. Hall, Naomi Harada, and Ralf Tiedemann: Glacial reduction and millennial-scale variations in Drake Passage throughflow. doi: 10.1073/pnas.1509203112