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Korrosive Strömung

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 26.06.2015 18:18

Vor 55,8 Millionen Jahren erlitt die Erde aus heiterem Himmel einen Fieberanfall. Innerhalb weniger Jahrhunderte stieg die globale Mitteltemperatur um rund fünf Grad an, die Ursache ist nach wie vor rätselhaft. Das Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum dient Forschern heute als Vergleichsepoche für den zu erwartenden Klimawandel, der durch menschengemachte Emissionen provoziert wird. In "Nature Geoscience" haben Wissenschaftler die Veränderungen in den damaligen Meeren simuliert.

Die ozeanische Zirkulation während der Eiszeit (links) und der Warmzeit (rechts). (Quelle: siehe Bild)Man muss schon weit zurück in die Erdgeschichte gehen, um vergleichbar schnelle Umweltveränderungen zu finden, wie sie uns voraussichtlich bevorstehen werden. Gut 55 Millionen Jahre ist es her, da stieg die globale Mitteltemperatur innerhalb von rund 20.000 Jahren um sechs Grad an. Das sogenannte Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum machte sich vor allem in den Weltmeeren bemerkbar und wirbelte dort die Ökosysteme durcheinander: Korallenriffe lösten sich auf, rund 35 bis 50 Prozent der am Meeresboden lebenden Foraminiferen - einzellige Lebewesen, die sich mit einem Gehäuse umgeben - starben ebenfalls aus. Meeressäuger hingegen profitierten von den steigenden Temperaturen und dehnten ihre Lebensräume aus.

Als vermutliche Ursache haben die Wissenschaftler einen drastischen Kohlendioxidanstieg in der Atmosphäre und einen dadurch ausgelösten Treibhauseffekt ausgemacht. Wie hoch der Anstieg ausfiel und wie lange die CO2-Injektion dauerte, ist jedoch umstritten. Die Angaben reichen von einem einmaligen Puls bis zu kontinuierlichen Ausgasungen über viele Jahrhunderte hinweg, die Menge wird auf 2000 bis 7000 Gigatonnen Kohlenstoff geschätzt. Woher das Treibhausgas kam, ist unbekannt. Zum Vergleich: In seinem jüngsten Bericht beziffert der Weltklimarat IPCC den Gesamtausstoß der Menschheit an Kohlenstoff seit Beginn der Industriellen Revolution auf 375 Gigatonnen.

Weil sich die Folgen des Temperaturmaximums vor 55 Millionen Jahren vor allem im Meer zeigten, haben Forscher aus Australien und den USA jetzt untersucht, wie sich die Ozeane während dieser Episode veränderten. "Es war immer ein Rätsel", berichtet Hauptautorin Kaitlin Alexander von der Universität von New South Wales in Sydney, "warum die Ozeanversauerung im Atlantik so viel schlimmer war wie im Rest der Weltmeere." Mit einer gekoppelten Atmosphären-Ozean-Simulation haben Alexander und ihre Kollegen aus Sydney und von der Pennsylvania State University in den USA den Grund gefunden. "Die Bathymetrie und veränderte Ozeanströmungen haben die Hauptrolle gespielt", so die Klimaforscherin.

An der Wende zwischen Paläozän und Eozän vor 55,8 Millionen Jahren waren die Kontinente gerade auf dem Weg zu ihrer heutigen Verteilung, folglich gab es einige für die Ozeanströmungen wichtige Unterschiede zur aktuellen Konfiguration: Australien und die Antarktis waren durch eine Landbrücke miteinander verbunden, so dass sich der zirkumpolare Ringstrom noch nicht so stark ausgebildet hatte wie heutzutage, sondern nördlich Australiens verlief. Am Nordpol bestand eine Landbrücke zwischen Alaska und Sibirien, so dass der Arktische Ozean nahezu komplett vom Rest der Weltmeere abgeschottet war. Der Atlantik wiederum hatte beileibe noch nicht die heutige Breite, sondern war ein schmales Becken zwischen Europa und Afrika auf der einen und den beiden amerikanischen Kontinenten auf der anderen Seite. Dafür gab es in Äquatornähe horizontale Ost-West-Verbindung zum Indischen und zum Pazifischen Ozean, denn die Tethys des Erdmittelalters trennte noch Eurasien und Afrika voneinander und auch die mittelamerikanische Landbrücke gab es noch nicht.

So staute sich sehr saures und salzhaltiges Tiefenwasser im Nordatlantik vor einer Schwelle im Meeresboden. Das Wasser löste sämtlichen kalkhaltigen Sedimente des Beckens auf, was sich bis heute in Bohrkernen aus der Region ablesen lässt. Der steigende Treibhauseffekt führte schließlich zu einer Erwärmung dieses aggressiven Bodenwassers, so dass es schließlich doch über die Schwelle im Ozeanboden schwappte und in das südatlantische Becken eindrang. Von dort verteilte es sich mit den Meeresströmungen in den Südlichen und den Pazifischen Ozean. Allerdings waren dort die Auflösungserscheinungen in den kalkhaltigen Sedimenten wesentlich schwächer als im Nordatlantik.  "Dieses Verteilungsmuster spiegelt sich ziemlich genau in den Sedimentproben wider, die wir aus den verschiedenen Ozeanbecken kennen", erklärt Ko-Autor Tim Bralower von der Pennstate University.