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Die Tiefenwassererneuerung im Nordatlantik hat sich deutlich verlangsamt. Das belegt eine neue Studie des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel. Demnach nimmt das „Alter“ der Wassermassen im Nordatlantik seit den 1990er-Jahren kontinuierlich zu, was einen Hinweis auf eine Abschwächung des atlantischen Strömungssystems gibt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass dieser Trend nicht allein auf natürliche Schwankungen zurückzuführen ist, sondern ein Signal des menschengemachten Klimawandels darstellt. Eine verlangsamte Ozeanzirkulation hat weitreichende Folgen für die Klimaregulation sowie für Sauerstoffversorgung und Kohlenstoffaufnahme des Ozeans.
Der Ozean wird ständig „belüftet“, wenn Oberflächenwasser absinkt und dabei beispielsweise Sauerstoff und Kohlenstoff in größere Tiefen transportiert. Wie effizient dieser Prozess ist, lässt sich über das sogenannte Wasseralter abschätzen: Es beschreibt die Zeitspanne seit dem letzten Kontakt einer Wassermasse mit der Atmosphäre.
Wasseralter als Maß für die Ozean-Durchlüftung
Forschende des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel haben nun untersucht, wie sich die Ozeanbelüftung im Nordatlantik in den vergangenen Jahrzehnten verändert hat. Die nordatlantische meridionale Umwälzströmung (North Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC) ist für die Belüftung großer Teile der Weltmeere verantwortlich.
Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen, dass das Wasser im Nordatlantik insgesamt „altert“. Durch die Integration von Beobachtungen mit Modellsimulationen kommen sie zu dem Schluss, dass dieser Trend eher ein Hinweis auf den Klimawandel als auf natürliche Schwankungen ist. Die Studie ist jetzt in der Fachpublikation Nature Communications erschienen.
Fluorierte Treibhausgase als Zeitstempel
Für ihre Analyse nutzten die Forschenden Messungen der langlebigen industriellen Spurengase FCKW-12 und Schwefelhexafluorid (SF6), die zum Teil unbeabsichtigt in die Atmosphäre entweichen und seit den 1980er-Jahren auch im Ozean nachweisbar sind. Anhand dieser chemischen Zeitmarker konnten sie rekonstruieren, wann das Wasser das letzte Mal Kontakt mit der Oberfläche hatte. Zusätzlich wertete das Team Simulationen aus sieben gekoppelten Erdsystemmodellen aus.
Deutliches Altern der Wassermassen seit den 1990er-Jahren
Die Auswertung zeigt ein klares Bild: Im gesamten Nordatlantik sind die Wassermassen heute im Mittel deutlich älter als noch vor 30 Jahren. Zwischen den 1990er- und den 2010er-Jahren nahm das mittlere Wasseralter um mehr als zehn Jahre zu. Auch die ermittelte Sauerstoffzehrung (Apparent Oxygen Utilization, AOU) stieg an. Diese beschreibt die Differenz zwischen der Sauerstoffkonzentration, die das Meerwasser unter Gasaustausch mit der sauerstoffreichen Atmosphäre an der Oberfläche theoretisch hätte, und dem tatsächlich gemessenen Sauerstoffgehalt in der Tiefe. Eine größere Differenz spricht für eine längere Zeitspanne, über die Sauerstoff im Ozeaninneren veratmet wird. Ein zunehmendes Wasseralter geht mit einer abnehmenden Belüftung einher, und weniger sauerstoffreiches Wasser gelangt in die Tiefe.
Besonders gut sichtbar ist der Trend außerhalb der Labradorsee. Dort kommt es zwar weiterhin zu starken natürlichen Schwankungen, ausgelöst etwa durch wechselnde Wind- und Wetterlagen. Insgesamt überlagert jedoch ein großräumiges, langfristiges Altern der Wassermassen diese Variabilität.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Belüftung des tiefen Nordatlantiks abnimmt – auch wenn einzelne Regionen zeitweise stärker oder schwächer reagieren“, sagt Erstautor Haichao Guo, der im vergangenen Jahr seine Doktorarbeit in der Forschungseinheit Biogeochemische Modellierung am GEOMAR erfolgreich abgeschlossen hat.
Klimasignal statt natürlicher Schwankung
Ein zentrales Ergebnis der Studie ist die Einordnung dieses Trends. Die Forschenden verglichen die Beobachtungen mit Modellergebnissen, in denen sowohl natürliche Klimaschwankungen als auch menschengemachte Einflüsse enthalten sind. Alle Modelle zeigen unabhängig voneinander eine zunehmende Alterung des Nordatlantiks. Natürliche Schwankungen erklären zwar regionale und kurzfristige Veränderungen, nicht jedoch den über Jahrzehnte anhaltenden Alterungstrend in allen Ozeanbecken. Dies spricht dafür, dass es sich bei dem nun nachgewiesenen Trend um ein robustes Klimasignal und nicht um ein zufälliges Ergebnis natürlicher Variabilität handelt.
Warum eine schwächere Belüftung problematisch ist
Die abnehmende Ozeanbelüftung ist ein Hinweis auf eine Abschwächung der Nordatlantikströmung. Diese spielt eine Schlüsselrolle im Klimasystem. Sie bestimmt, wie viel Wärme und Kohlendioxid (CO2) der Ozean aufnehmen kann und wie gut die Tiefsee mit Sauerstoff versorgt wird. Lässt dieser Prozess nach, kann der Ozean langfristig weniger Wärme und weniger CO2 aus der Atmosphäre aufnehmen. Gleichzeitig nimmt der Sauerstoffgehalt in tieferen Wasserschichten ab, was gravierende Folgen für die marinen Ökosysteme haben kann.
Modelle zeigen, dass Veränderungen in der Tiefenwassererneuerung äußerst träge sind: Wird die Zirkulation einmal geschwächt, kann dieser Zustand über Jahrhunderte fortbestehen – selbst bei sinkenden Treibhausgasemissionen.
Unsicherheiten und offene Fragen
Die Studie konzentriert sich auf Wassermassen mit einem Alter von bis zu etwa 200 Jahren, da sich mit den für die Analyse genutzten industriellen Spurengasen nur das Alter dieser im Ozean vergleichsweise jungen Wassermassen verlässlich bestimmen lässt. Für tiefere und ältere Ozeanschichten wären andere Tracer und längere Zeitreihen erforderlich.
Die Ergebnisse der Studie weisen auch darauf hin, dass heutige Klimamodelle die Stärke der beobachteten Veränderungen unterschätzen. Der Grund dafür liegt sehr wahrscheinlich darin, dass die Computermodelle tiefe Durchmischungsprozesse im Ozean nur stark vereinfacht darstellen können. Die Richtung des Trends aber – eine Zunahme des Wasseralters – stimmt für alle Modelle mit den gemessenen Werten überein. Daher gehen die Forschenden davon aus, dass dieser belastbar ist.
„Die Kombination aus Beobachtungen und Modellen liefert ein konsistentes Bild: Das Wasser im Nordatlantik altert – und das passt zu der erwarteten Abschwächung der Nordatlantikzirkulation in Folge der globalen Erwärmung“, sagt Co-Autor Prof. Dr. Andreas Oschlies, Leiter der Forschungseinheit Biogeochemische Modellierung am GEOMAR.
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.
https://doi.org/10.1038/s41467-025-67923-x
https://www.geomar.de/n10140 Bildmaterial zum Download
https://www.geomar.de/forschen/fb2/fb2-bm/ueberblick Forschungseinheit Biogeochemische Modellierung
https://www.geomar.de/entdecken/ozean-und-klima/ozeanbeobachtung/golfstrom-und-a... Golfstrom und Atlantische Zirkulation
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars, Students
Biology, Chemistry, Environment / ecology, Geosciences, Oceanology / climate
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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