Nordatlantik verliert an Atem: Hinweise auf eine Abschwächung der Ozeanzirkulation verdichten sich

Die großen Ozeanströmungen sorgen dafür, dass sauerstoff- und kohlenstoffreiches Wasser in die Tiefe transportiert werden. Schwächen sich die Strömungen ab, kann sich das verheerend auf die globale Kohlenstoffspeicherung auswirken.

Der Ozean wird ständig „belüftet“, wenn Oberflächenwasser absinkt und dabei beispielsweise Sauerstoff und Kohlenstoff in größere Tiefen transportiert. Bild: Arne Körtzinger/GEOMAR

Der Nordatlantik erneuert sich immer langsamer. Eine neue Studie des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel zeigt, dass die Belüftung der tiefen Wasserschichten seit Jahrzehnten abnimmt. Das deutet auf eine Abschwächung wichtiger Strömungen hin – was sich womöglich auf Klima, Sauerstoffhaushalt und Kohlenstoffspeicherung auswirkt. Im Mittelpunkt der Untersuchung steht das sogenannte Wasseralter.

Das Wasseralter beschreibt, wie lange es her ist, dass sich eine Wassermasse zuletzt erneuert hat, etwa durch Kontakt mit der Atmosphäre. Steigt das Wasseralter, bedeutet das, dass frisches, sauerstoff- und kohlenstoffreiches Oberflächenwasser seltener in die Tiefe gelangt.

Der Ozean ist auf diese Form der Belüftung angewiesen: Wenn Wasser absinkt, transportiert es Sauerstoff und gelösten Kohlenstoff in tiefere Schichten. Dort beeinflussen die Stoffe biologische Vorgänge sowie die Kohlenstoffspeicherung, sozusagen den Klimapuffer.

Besonders wichtig für diesen Austausch ist die nordatlantische meridionale Umwälzströmung, kurz AMOC. Als globales ozeanisches Förderband sorgt sie dafür, dass Oberflächenwasser absinkt und Tiefenwasser wieder aufsteigt. Veränderungen in diesem System wirken sich weltweit aus.

Wasseralter nimmt deutlich zu

Die Forschenden machten direkte Messungen und verbanden diese mit Simulationen aus sieben gekoppelten Erdsystemmodellen. Dabei kam heraus, dass das Wasser im Nordatlantik im Mittel heute deutlich älter ist als noch vor rund 30 Jahren. Zwischen den 1990er- und den 2010er-Jahren nahm das Wasseralter um mehr als zehn Jahre zu.

Als chemische Zeitstempel wurden langlebige industrielle Spurengase wie FCKW-12 und Schwefelhexafluorid (SF₆) gewählt. Die Stoffe gelangen seit den 1980er-Jahren in die Atmosphäre und werden vom Ozean aufgenommen. Anhand ihrer Konzentrationen lässt sich rekonstruieren, wann das Wasser zuletzt an der Oberfläche war.

Mit dem Kranzwasserschöpfer (auch CTD-Rosette genannt) können Wasserproben aus mehreren Tausend Metern Tiefe genommen werden, wie hier in der Labradorsee. Die Proben sind die Grundlage für Tracer- und Sauerstoffanalysen. Bild: Rafael Abel/GEOMAR

Parallel dazu stellten die Forschenden eine steigende Sauerstoffzehrung fest, gemessen als Apparent Oxygen Utilization (AOU). Eine höhere AOU bedeutet, dass mehr Zeit vergangen ist, in der Sauerstoff im Ozeaninneren verbraucht wurde – was ebenfalls auf eine nachlassende Belüftung hinweist.

Alterung ohne natürliche Ursache

Besonders ausgeprägt ist der Trend außerhalb der Labradorsee. Zwar gibt es dort weiterhin starke natürliche Schwankungen – ausgelöst etwa durch wechselnde Wind- und Wetterlagen –, doch die werden von einem großräumigen, langfristigen Altern der Wassermassen überlagert.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Belüftung des tiefen Nordatlantiks abnimmt – auch wenn einzelne Regionen zeitweise stärker oder schwächer reagieren.“

– Haichao Guo, Erstautor, ehem. GEOMAR, Einheit Biogeochemische Modellierung

Ein wichtiges Anliegen der Studie war die Frage nach den Ursachen. Natürliche Klimaschwankungen können zwar kurzfristige und regionale Veränderungen erklären, den über Jahrzehnte hinweg beobachteten, flächendeckenden Alterungstrend jedoch nicht.

Weniger Zirkulation durch Klimawandel

Alle herangezogenen Modelle zeigen dasselbe, was dafür spricht, dass der Trend durch den menschengemachten Klimawandel zustande kommt. Eine Abschwächung der AMOC gilt seit Langem als mögliche Folge der globalen Erwärmung.

Eine langsamere Zirkulation bedeutet, dass der Ozean weniger Wärme und weniger Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnehmen kann. Gleichzeitig sinkt der Sauerstoffgehalt in der Tiefe, was die marinen Ökosysteme belastet.

Hinzu kommt die Trägheit des Systems. Modelle deuten darauf hin, dass einmal geschwächte Tiefenwasserprozesse über Jahrhunderte anhalten können – selbst dann, wenn die Treibhausgasemissionen sinken.

Die Studie erfasst Wassermassen mit einem Alter von bis zu etwa 200 Jahren. Für ältere Tiefenbereiche fehlen geeignete Tracer und lange Messreihen. Zudem unterschätzen viele Berechnungen offenbar die Stärke der beobachteten Veränderungen, weil sie die Durchmischung nur vereinfacht abbilden.

„Die Kombination aus Beobachtungen und Modellen liefert ein konsistentes Bild“, erklärt Co-Autor Prof. Dr. Andreas Oschlies. „Das Wasser im Nordatlantik altert – und das passt zu der erwarteten Abschwächung der Nordatlantikzirkulation in Folge der globalen Erwärmung.“

Quellenhinweis:

Guo, H., Koeve, W., Kriest, I., Frenger, I., Tanhua, T., Brandt, P., He, Y., Xue, T. & Oschlies, A. (2026): North Atlantic ventilation change over the past three decades is potentially driven by climate change. Nature Communications, 17, 200.