Wie Atlantifizierung den Arktischen Ozean salziger und wärmer macht

Wie Atlantifizierung den Arktischen Ozean salziger und wärmer macht MOSAiCs „Ozeanstadt“ in der Dunkelheit der Polarnacht. Bildnachweis: Daisy Dunne für Carbon Brief

In den Meeren über Skandinavien stößt der Arktische Ozean an einem Punkt mit den wärmeren, salzigeren Gewässern des Atlantiks zusammen.

Diese arktische Region - bekannt als die Barentssee - hat sich in den letzten Jahrzehnten rasant verändert. Die Lufttemperaturen sind hier um mehr als gestiegen vier Mal der globale Durchschnittskurs seit Beginn der Industriezeitalter.

Es gibt auch zunehmend Hinweise darauf, dass sich die einzigartige Struktur des Arktischen Ozeans in dieser Region verändern könnte. Wissenschaftler haben aufgedeckt “Hotspots“, Wo einige Teile der Barentssee dem Atlantik ähnlicher werden. Sie nennen dieses Phänomen „Atlantifizierung“.

Das Ausmaß der Atlantifizierung im Eurasischen Arktischen Becken und seine möglichen Auswirkungen auf die Wildtiere, die den Meeresströmungen folgen, sind aktive Forschungsbereiche.

Obwohl das Ausmaß und die Auswirkungen der Atlantifizierung insgesamt noch unklar sind, könnte dies Teile der Arktis in Richtung eines „Wendepunkts“ des Klimas treiben, so die Wissenschaftler der Arktis gegenüber Carbon Brief.

Wie Atlantifizierung den Arktischen Ozean salziger und wärmer macht

Im Gegensatz zum Atlantik und Pazifik wird das obere Wasser des Eurasischen Arktischen Ozeans mit zunehmender Tiefe wärmer. Die Spitze des Ozeans ist normalerweise von Meereis bedeckt. Darunter befindet sich eine Schicht kühlen Süßwassers, gefolgt von einer tieferen Schicht wärmeren, salzigeren Wassers, das durch Meeresströmungen vom Atlantik in die Arktis geliefert wird.

Die Schichten bleiben aufgrund des unterschiedlichen Salzgehalts des Wassers an Ort und Stelle. Das kühle Süßwasser ist weniger salzig als das wärmere Atlantikwasser und daher schwimmfähiger. Daher sinkt wärmeres, salzigeres Wasser unter die frischere Deckschicht. Dazwischen bildet sich ein steiler Salzgefälle. Dies wird als "Halokline" bezeichnet.

Das folgende Diagramm zeigt die einzigartige Ozeanstruktur der Arktis. Auf dem Diagramm zeigt die rote Linie die mit der Tiefe zunehmende Wassertemperatur, während die grüne Linie den zunehmenden Salzgehalt zeigt.

Wie Atlantifizierung den Arktischen Ozean salziger und wärmer macht Ein Beispiel für die Struktur des Arktischen Ozeans. Die rote Linie zeigt die zunehmende Wassertemperatur mit der Tiefe, während die grüne Linie den zunehmenden Salzgehalt zeigt. Quelle: Programm zur Überwachung und Bewertung der Arktis (AMAP)

Die Haloklinschicht schützt das Meereis vor dem Schmelzen durch das vom Atlantik einströmende warme Wasser, erklärt Dr. Michel Tsamados, ein Meereisforscher aus University College London:

„Diese Hitze kann das Eis nicht schmelzen. Aber die Frage, die wir jetzt in den Modellen herausfinden wollen, ist: Wird diese Hitze wirklich für immer gefangen bleiben? “

(Tsamados ist einer von fast 600 Teilnehmern an MOSAiC, der größten jemals unternommenen Arktisforschungsexpedition. Carbon Brief vor kurzem beigetreten die Expedition für die ersten sechs Wochen, als sie über die Barentssee in die hochbreitentiefe Zentralarktis führte.)

Wissenschaftler haben in den letzten Jahrzehnten einen raschen Rückgang der Eisbedeckung über der Barentssee beobachtet. Gemäß NASA-DatenDie gesamte Meereisfläche in dieser Region ist seit Beginn der Satellitenaufzeichnungen in den frühen 1980er Jahren um fast die Hälfte zurückgegangen. (Ein Großteil des Meereises in der Barentssee ist eingeblasen aus der Zentralarktis.)

Dieses Verschwinden des Meereises könnte eine Verschiebung in der Struktur des Ozeans unter sich auslösen, so die Forschung.

One möglicher Grund Denn wenn das Meereis im Sommer schmilzt, füllt es die Süßwasserschicht auf, die sich über der wärmeren Atlantikschicht befindet. Mit weniger Meereis schwindet die Menge an Süßwasser, wodurch die Definition zwischen den Ozeanschichten schwächer wird.

Dies wiederum führt zu einer Vermischung des Ozeans, wodurch mehr atlantische Wärme an die Oberfläche gelangt. Diese „Atlantifizierung“ kann wiederum dazu führen, dass mehr Eis von unten schmilzt, sagt Tsamados:

„Wenn Sie das Eis entfernen, nehmen Sie im Wesentlichen die Decke von der Oberseite des Arktischen Ozeans ab und lassen sie aufwachen. Dies verwandelt den Ozean von sehr ruhig in etwas Dynamischeres. “

Ein weiterer Weg, wie das Verschwinden von Meereis die Struktur der Arktis stören kann, besteht darin, sie für Oberflächenwinde anfällig zu machen, sagt er. Diese Winde können den Ozean aufgewirbelt haben, sodass die atlantische Wärme wieder in Richtung Ozeanoberfläche gezogen werden kann.

Die Atlantifizierung könnte auch durch die Erwärmung des Atlantikwassers getrieben werden, das durch Meeresströmungen in die Arktis gebracht wird Dr. Ben Rabe, Leiter des Seeteams von MOSAiC und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Alfred-Wegener-Institut (AWI). Er sagt Carbon Brief:

„[Atlantifizierung] könnte mit der Erwärmung des Wasserzuflusses zusammenhängen. Wir wissen noch nicht, warum genau das passiert. “

Der Begriff "Atlantifizierung" wurde erstmals in einer wissenschaftlichen Abhandlung verwendet, die in Science

im Jahr 2017. Die Zeitung, angeführt von Prof. Igor Polyakov, gewarnt:

„Wir zeigen, dass die jüngsten Eisverringerungen, die Schwächung der Halokline und der Schwund der Atlantikwasserschicht in mittlerer Tiefe im östlichen Eurasischen Becken die Winterbelüftung im Inneren des Ozeans erhöht haben und diese Region strukturell derjenigen des westlichen Eurasischen Beckens ähnelt.

"Diese voranschreitende" Atlantifizierung "des Eurasischen Beckens ist ein wesentlicher Schritt in Richtung eines neuen arktischen Klimastaates mit einer wesentlich größeren Rolle für die atlantischen Zuflüsse."

Forschung auf dem Eis

Wissenschaftler, die an der MOSAiC-Expedition teilnehmen, verwenden eine Reihe von Instrumenten, um den Arktischen Ozean zu untersuchen.

Die Expedition dreht sich um den Polarstern, einen deutschen Eisbrecher bewusst ins Meereis eingefroren über Sibirien in der Arktis. Das Schiff wird passiv mit dem Eis treiben, wenn es sich im nächsten Jahr nach Norden bewegt.

Auf dem Meereis haben die Wissenschaftler ein ausgedehntes Eislager errichtet. Das Camp ist in verschiedene „Städte“ unterteilt, in denen Änderungen an verschiedenen Teilen des arktischen Klimasystems gemessen werden. Eine davon ist eine „Ozeanstadt“, in der mit verschiedenen Instrumenten die Wassertemperatur und der Salzgehalt in verschiedenen Höhen auf der Wassersäule gemessen werden.

Ein solches Instrument ist einEisgebundener Profiler”. Dieses Gerät besteht aus einem Schwimmkörper, der an der Oberfläche des Eises befestigt ist und ein Seil trägt, das sich in den Ozean hinein erstreckt. Auf dem Seil bewegt sich ein kleines Roboterinstrument auf und ab - und misst ständig Temperatur und Salzgehalt in verschiedenen Höhen in der Wassersäule.

Wie Atlantifizierung den Arktischen Ozean salziger und wärmer macht MOSAiC-Wissenschaftler montieren einen „Ice-Tethered-Profiler“ auf dem Deck der Akademik Fedorov. Bildnachweis: Daisy Dunne für Carbon Brief

Es ist nicht sicher, wohin das treibende Eis sie führen wird, aber die Forscher hoffen, dass sie irgendwann in den USA landen werden Framstraße, eine Ozeanpassage zwischen Grönland und Spitzbergen, einer großen norwegischen arktischen Insel.

Auf ihrer Reise werden sie möglicherweise weitere „Hotspots“ der Atlantifizierung entdecken - abseits der Barentssee, sagt Tsamados:

„Am Ende wird [die Expedition] die Framstraße erreichen - eine‚ Ausgangsregion 'für Atlantikwasser. Daher werden [Forscher] atlantisches Wasser probieren, das eine Reise durch die Arktis hinter sich hat und jetzt an der Framstraße austritt. Das wird sehr interessant zu sehen sein. “

Wie Atlantifizierung den Arktischen Ozean salziger und wärmer macht

Karte, die die Polarstern-Route von ihrem Abflug von Tromsø am 20. September 2019 bis etwa 85 Grad nördlich im Zentralpolarmeer zeigt, wo sie sich am 6. Oktober 2019 an einer Eisscholle befestigte (rot). Der mit Stroh gedeckte Pfeil zeigt den Bereich an, über den das Schiff auf seiner einjährigen Reise, die in der Nähe der Framstraße enden wird, treiben könnte. Bildnachweis: Tom Prater für Carbon Brief

Das Leben am Rande

Es ist nicht nur möglich, dass sich die Atlantifizierung auf den Meereispiegel auswirkt, sondern auch auf die einzigartige Tierwelt in der Barentssee.

Die Barentssee enthält wirtschaftlich wichtige Kabeljaubestände und ist einwichtiger Futterplatz”Für große Wale. Die Region unterstützt 21 Walarten, einschließlich Zwergwale, Pottwale, Buckelwale und Narwale. Es ist auch die Heimat von Grau- und Harfenrobben, die von Eisbären gejagt werden.

Wie Atlantifizierung den Arktischen Ozean salziger und wärmer macht Zufall eines tauchenden Buckelwals (Megaptera novaeangliae), Barentssee, Nordaustlandet, Spitzbergen. Bildnachweis: imageBROKER / Alamy Stock Photo

Viele der hier lebenden Fischpopulationen sind stark an die einzigartige Struktur des Arktischen Ozeans angepasst. Die Atlantifizierung könnte Fische aus der Region treiben und weiter nördlichDies könnte sich wiederum negativ auf die großen Meerestiere auswirken, deren Nahrung von ihnen abhängt.

Die Atlantifizierung könnte auch dazu führen, dass Fischbestände, die im Atlantik häufiger anzutreffen sind, in die Arktis abwandern.

A Studien veröffentlichte im Jahr 2018 festgestellt, dass schwarzbeinige Dreizehenmöwen - ein Seevogel, der in der Barentssee und im Svalbard-Archipel füttert - ihre Ernährung umgestellt haben, um mehr atlantische Fischarten in den letzten zehn Jahren aufzunehmen. Die Autoren der Studie schrieben, dass die Seevögel als "Botschafter der Atlantifizierung" angesehen werden könnten.

Das Verschwinden des Eises in der Barentssee könnte weitreichende Auswirkungen auf die wild lebenden Tiere in anderen Teilen der Arktis haben Dr. Allison Fong, Co-Koordinator des Ökosystem-Forschungsteams für MOSAiC und Forscher am AWI. Sie erzählt Carbon Brief:

"Eis fungiert als eine Umgebung, die Organismen von den Randgebieten der Arktis in die Zentralarktis befördert. Dies könnte Auswirkungen auf die Besiedelung der Populationen während der Vegetationsperiode haben."

Der Begriff "Impfpopulation" bezieht sich auf eine Tier- oder Pflanzenpopulation, die sich an einem Ort bildet und dann zu einem anderen transportiert wird, um die Anzahl am zweiten Ort aufzufüllen.

Wie Atlantifizierung den Arktischen Ozean salziger und wärmer macht Schwarzbeinige Dreizehenmöwe, die auf St. Paul Island, Pribilof Islands, Bering-Meer, Südwest-Alaska nistet. Bildnachweis: Design Pics Inc / Alamy Stock Photo

Wendepunkt?

Eine offene Frage im Zusammenhang mit der Atlantifizierung ist, inwieweit sie die Arktis zu einerWendepunkt”- eine möglicherweise irreversible und sich selbst verstärkende Veränderung im Klimasystem.

Ein möglicher Haupttreiber der Atlantifizierung in der Barentssee ist das Verschwinden des Meereises auf dem Ozean. Sobald Atlantifizierung einmal ausgelöst hat, führt sie jedoch zu einem weiteren Abschmelzen des Meereises, was wiederum zu einer weiteren Atlantifizierung führen könnte.

Es gibt jedoch noch viel zu verstehen, was die Atlantifizierung betrifft und wie sie sich auf andere Ozeanprozesse auswirkt - was es schwierig macht zu sagen, ob Atlantifizierung wirklich ein sich selbst verstärkendes „positives Feedback“ ist, sagt Tsamados:

„Diese Musteränderung in der Barentssee könnte als Wendepunkt angesehen werden, da sie zumindest in der Größenordnung einiger Jahre irreversibel erscheint. Wenn wir die Arktis jedoch 50 Jahre lang abkühlen würden, käme möglicherweise das Meereis zurück, und diese Veränderungen würden sich umkehren. Ohne weitere Forschung ist es schwer zu sagen. “

Über den Autor

Daisy Dunne war eine von fünf Journalisten, die ausgewählt wurden, um über MOSAiC zu berichten. Ihre Kosten beim Verlassen von Tromsø wurden vom Alfred-Wegener-Institut übernommen, das die Expedition organisierte.

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf Carbon Brief

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