AMOC vor dem Kipppunkt: Wie schnell die Erde sich erwärmt, könnte über Europas Klima entscheiden

Der Atlantik ist eine riesige Wärmepumpe für Europa. Seine Strömungen bringen warmes Wasser aus den Tropen nach Norden und tragen dazu bei, dass die Winter in Westeuropa vergleichsweise mild bleiben. Gerät diese Umwälzzirkulation ins Wanken, könnten sich Temperaturen und Niederschläge deutlich verändern.

In Europa könnten dadurch Winter spürbar kälter werden, Niederschlagsmuster sich verschieben und regionale Wetterextreme zunehmen. Ob die AMOC kippt, hängt offenbar nicht allein davon ab, wie stark sich die Erde erwärmt, sondern auch davon, wie schnell das geschieht.

Forscher der Universität Utrecht haben nun untersucht, ob der Atlantik überhaupt eine feste Temperaturgrenze kennt, an der seine Umwälzströmung kippt. Bei schneller Erwärmung könnte die AMOC dem Modell zufolge bereits bei rund zwei Grad globaler Erwärmung zusammenbrechen.

Steigen die Temperaturen dagegen sehr langsam, bliebe die Strömung selbst bei 5,5 Grad stabil. Entscheidend ist offenbar auch, wie viel Zeit der Ozean bekommt, sich an die Erwärmung anzupassen. Die Ergebnisse erschienen im Fachjournal Nature Climate Change.

Warum der AMOC-Kipppunkt von der Geschwindigkeit abhängt

Lange galt vor allem die Temperatur als entscheidende Größe. Für einen möglichen Zusammenbruch der AMOC wurde häufig ein Wert von etwa vier Grad globaler Erwärmung genannt. Die Unsicherheit ist allerdings enorm: Schätzungen reichen von 1,4 bis acht Grad.

René van Westen und seine Kollegen stellen dieses Denken nun infrage. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass es nicht zwingend eine feste Temperatur gibt, oberhalb derer die AMOC unweigerlich kollabiert“, so der Wissenschaftler. Entscheidend sei vielmehr, wie schnell sich das Klima verändert.

Für ihre Berechnungen ließen die Forscher die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre unterschiedlich schnell steigen. In einem Versuch nahm sie jährlich um 0,5 ppm zu. In zwei weiteren Simulationen waren es 2,5 beziehungsweise 5 ppm pro Jahr.

Zum Vergleich: Am Mauna-Loa-Observatorium stieg die Konzentration zwischen 2015 und 2025 im Mittel um etwa 2,6 ppm pro Jahr. Bei den beiden schnellen Varianten kollabierte die AMOC bei etwa 2,0 Grad Erwärmung. Bei der langsamen Variante hielt sie bis mindestens 5,5 Grad durch.

© Utrecht University Die Grafik zeigt, wie unterschiedlich die AMOC auf steigende CO₂-Werte reagiert: Bei langsamem Anstieg bleibt sie stabil, bei schnellem Anstieg bricht sie ein. Der gelbe Stern markiert den Beginn des Kollapses bei rund zwei Grad Erwärmung. © Utrecht University

Bei schneller Erwärmung kommt der Ozean nicht hinterher

Der Grund liegt tief im Atlantik. Die AMOC funktioniert, weil warmes Oberflächenwasser nach Norden strömt, dort abkühlt und dichter wird. Teile des Wassers sinken anschließend in größere Tiefen. So entsteht eine gewaltige Umwälzbewegung, die Wärme über den Atlantik verteilt.

Bei langsamer Erwärmung haben Oberfläche und tiefere Wasserschichten Zeit, sich gemeinsam zu verändern. Bei schneller Erwärmung läuft diese Anpassung auseinander. Das oberflächennahe Wasser wird dann schneller leichter als das Wasser im Inneren des Atlantiks. Die für die Umwälzung wichtigen Strömungswege schwächen sich ab und können schließlich zusammenbrechen. „Bei schnellerer Erwärmung kann der Ozean einfach nicht mithalten“, erklärt Co-Autor Henk Dijkstra.

Links die heutige Atlantikzirkulation, rechts ein möglicher Blick in die Zukunft: Schwächt die Erderwärmung die AMOC weiter, gelangt deutlich weniger Wärme nach Norden. © IPPC AR6 WGI, chapter 9 — © IPPC AR6 WGI, chapter 9 Links die heutige Atlantikzirkulation, rechts ein möglicher Blick in die Zukunft: Schwächt die Erderwärmung die AMOC weiter, gelangt deutlich weniger Wärme nach Norden. © *IPPC AR6 WGI, chapter 9*

Langsame Erwärmung stabilisiert die AMOC überraschend

Im langsam erwärmten Modell wirkten mehrere Prozesse stabilisierend. Höhere Temperaturen verstärkten die Verdunstung über dem Atlantik. Dadurch wurde das Meerwasser salziger und dichter. Gleichzeitig zog sich das Meereis im Nordatlantik zurück. Weniger schmelzendes Meereis bedeutete dort auch weniger zusätzliches Süßwasser. Beides half der Zirkulation, ihre Struktur zu erhalten.

Die Forscher fanden deshalb keinen universellen Temperaturwert, an dem die AMOC zwangsläufig kollabiert. Selbst ein fester Grenzwert für die Erwärmungsgeschwindigkeit lässt sich aus den Berechnungen nicht ableiten. Er hängt vom Zustand des Klimasystems, von stabilisierenden Prozessen und vom vorherigen Erwärmungsverlauf ab. Der Weg zu einer bestimmten Temperatur ist damit ebenso relevant wie die Temperatur selbst.

Rund 0,3 Grad pro Jahrzehnt werden besonders interessant

Einen Anhaltspunkt liefern frühere Berechnungen derselben Forschungsgruppe. Demnach könnte die AMOC bei den erwarteten Erwärmungsraten um etwa 2,5 Grad einen Kollaps beginnen. Dieser Wert könnte ungefähr um 2060 erreicht werden. Ausgehend von einem Erwärmungsniveau nahe 1,5 Grad entspräche das einer Geschwindigkeit von etwa 0,29 Grad pro Jahrzehnt. Andere Projektionen bewegen sich laut den Autoren zwischen 0,27 und 0,36 Grad pro Jahrzehnt.

Die Zahl von 0,29 Grad ist allerdings keine harte Grenze. Van Westen und seine Kollegen sprechen selbst von einer starken Abhängigkeit vom jeweiligen Klimazustand. Auch natürliche Schwankungen können den Verlauf beeinflussen. Statt eines einzigen Temperaturwerts empfehlen sie deshalb stärker auf physikalische Veränderungen im Atlantik zu achten.

Ein Zusammenbruch würde Europas Klima stark verändern

Die AMOC verteilt enorme Wärmemengen über den Atlantik und trägt zum vergleichsweise milden Klima Westeuropas bei. Ein anhaltend schwacher Zustand hätte deshalb Folgen weit über den Ozean hinaus. Frühere Modellrechnungen der Gruppe ergeben erhebliche Veränderungen europäischer Temperaturen und Niederschläge, wenn die Zirkulation über Jahrhunderte sehr schwach bleibt.

Die neuen Berechnungen bedeuten jedoch nicht, dass die reale AMOC bei exakt zwei Grad Erwärmung kollabieren wird. Die Ergebnisse stammen aus Klimamodellen, deren Atlantikzirkulation bekannte Verzerrungen aufweist. Die Forscher mussten den Ausgangszustand deshalb mit einem zusätzlichen Süßwassereintrag anpassen. Quantitative Schwellen lassen sich nicht eins zu eins auf den realen Ozean übertragen. Die grundlegende Erkenntnis bleibt dennoch bestehen: Ein langsamerer Temperaturanstieg gibt dem Atlantik mehr Zeit, sich an veränderte Bedingungen anzupassen.

Kurz zusammengefasst:

Die AMOC transportiert Wärme durch den Atlantik und prägt damit das Klima in Europa.
Wie stabil sie bleibt, hängt laut Klimamodellen nicht nur von der Erwärmung selbst ab, sondern auch von deren Geschwindigkeit.
Bei schneller Erwärmung kollabierte die AMOC im Modell schon bei rund zwei Grad, bei langsamer blieb sie selbst bei 5,5 Grad stabil.

Übrigens: Selbst eine deutlich schwächere AMOC würde Deutschland nicht automatisch kältere Winter bringen, weil die CO₂-bedingte Erwärmung mögliche Kühleffekte überlagern kann. Klimaforscher Jochem Marotzke erklärt, welche Folgen trotzdem drohen könnten – mehr dazu in unserem Artikel.