„Die Folgen wären verheerend," sagte Wallace S. Broecker, Professor für Earth and Environmental Sciences am Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia University und Autor der neuen Forschungsarbeit, die am 28. November in Science veröffentlicht wurde.

Unser Klima wird durch einen Komplex weltweit miteinander verbundener Ozeanströmungen bestimmt, auch Conveyor genannt, der Hitze und Feuchtigkeit rund um den Erdball transportiert. Aber dieser Conveyor ist fein ausgewogen und sehr empfindlich. Nach Aussage von Broecker ist er im Laufe der Erdgeschichte schon oft ausgefallen oder hat seine Richtung geändert. Jedesmal wenn der Conveyor einen anderen Verlauf nahm, hat dies über Jahrzehnte zu merklichen globalen Temperaturänderungen geführt, außerdem zu umfangreichen Veränderungen der Windverhältnisse, dramatischen Schwankungen der Staubmenge in der Atmosphäre, einem Vormarsch oder Rückzug der Gletscher sowie anderen drastischen Veränderungen in vielen Regionen der Erde, sagte er.

Der Conveyor „ist die Achillesferse des Klimasystems”, schrieb Broecker in Science. „Die Daten... deuten darauf hin, daß diese Strömung nicht konstant verlaufen ist, sondern sozusagen von einer Betriebsart in die andere sprang. Die durch diese Sprünge ausgelösten Klimaveränderungen haben sich jetzt als beträchtlich, abrupt und global erwiesen.”

Die fortschreitende Ansammlung von hitzestauenden Industriegasen, welche die Erde wie eine Decke einhüllen, droht die Temperatur weltweit ansteigen zu lassen. Broecker sagt aber, ein derartiger Anstieg würde nur allmählich stattfinden. Viel beunruhigender sei die Möglichkeit, daß das Klimasystem so unter Druck gerät, daß eine kritische Schwelle überschritten wird. Dies könnte dazu führen, daß der Conveyor unterbrochen wird und es zu einer rapiden Neuordnung des Klimas auf der Erde kommt, wie sie von heutigen Computersimulationen vorhergesagt wird.

Wissenschaftler stimmen allgemein überein, daß periodische Veränderungen der Umlaufbahn der Erde und die Sonnenstrahlung, die auf der Erde eintrifft, über einen Zeitraum von Millionen von Jahren zu grundlegenden Klimaveränderungen auf der Erde geführt haben. Aber die kurzfristigen globalen klimatischen Umschwünge wurden durch plötzliche Änderungen des Conveyor verursacht, sagte Broecker.

Heutzutage ist das kalte, salzhaltige Wasser des Nordatlantiks die treibende Kraft des Conveyors. Dieses Wasser ist dichter als warmes, salzarmes Wasser und sinkt daher auf den Grund des Ozeans, so daß das Wasser wie von einer riesigen Pumpe durch die Ozeane der Welt gepreßt wird. Das Volumen dieser tiefen unterseeischen Strömung ist 16 mal höher als das Volumen aller Flüsse der Welt zusammengenommen, sagte Broecker. Sie fließt südwärts bis zur Südspitze Afrikas, wo sie sich einem Strom anschließt, der die Antarktis umkreist. Dort wird der Conveyor mit kaltem, salzhaltigen Wasser aufgeladen, das durch die Bildung von Eis im Meer erzeugt wurde: Das Salz bleibt zurück, wenn das Wasser gefriert. Dieses erneute Absinken treibt das Wasser wieder nach Norden, wo es allmählich erwärmt wird und im Pazifik und im Indischen Ozean an die Oberfläche aufsteigt.

Im äquatorialen Indischen Ozean ist das Wasser an der Oberfläche zu warm, um abzusinken. Das Wasser im Nordpazifik ist kalt, aber nicht salzhaltig genug, um in die Tiefe zu sinken. Der Grund dafür ist, daß die Winde, die um den Planeten wehen, gegen die hohen Berge im Westen der Vereinigten Staaten und Kanada stoßen und dort ihre Nässe abladen. Der daraus resultierende Schnee und Regen fließt in den Pazifik und führt ihm so frisches Wasser zu, welches sein Salzwasser verdünnt, sagte Broecker.

Das Oberflächenwasser des Nordatlantiks besitzt nur ungefähr 7 Prozent mehr Salz als das Wasser im Nordpazifik, aber es reicht gerade aus, um die Grenze zu überschreiten, ab der in die Tiefe sinkt. Erwärmt sich das Wasser im Nordatlantik nur um ein paar Grad, oder wird es durch mehr Frischwasser von schmelzenden Gletschern und Meereseis oder mehr Niederschläge verdünnt, dann wird dieser Schwellenwert nicht mehr erreicht und das Wasser könnte nicht mehr absinken. Computermodelle, die das Klimasystem der Erde simulieren, zeigen, daß die sogenannte thermohaline Zirkulation des Ozeans auf kleine Veränderungen dieser Art empfindlich reagiert. Der gesamte Conveyor könnte kurzfristig verschwinden und sich in einer anderen Form neu ordnen. Dies hätte schwerwiegende Auswirkungen auf das globale Klima.

Momentan durchläuft der Conveyor den gesamten Zyklus, wobei er schließlich warmes Oberflächenwasser, einschließlich des Golfstroms, wieder in den Nordatlantik zurückbefördert. In den Wintermonaten überträgt dieses warme Wasser seine Hitze auf die darüberliegenden eisigen Luftmassen aus dem eisbedeckten Kanada, Grönland und Island. Aufgrund der auf diese Weise erwärmten nach Osten ziehenden Luftmassen ist es in Europa im Winter merklich wärmer als in vergleichbaren Breitengraden in Nordamerika. Ohne den Golfstrom würde nichts die arktische Luft lindern und Europa würde in Kälte erstarren.

In den vergangenen Jahren haben sich die Beweise erhärtet, daß die Erde schon oft raschen, umfangreichen Klimaveränderungen ausgesetzt war. Proben aus dem Grönlandeis zeigen, daß das Klima auf der Erde im Verlaufe der letzten Eiszeit alle paar tausend Jahre zwischen Perioden intensiver und gemäßigter Kälte schwankte. Die Übergänge geschahen in Zeiträumen von einigen Jahrzehnten bis zu wenigen Jahren. In jedem Intervall intensiver Kälte brach auch immer eine ganze Armada von Eisbergen ab und trieb im Nordatlantik, wie Sedimentproben aus dem Ozean zeigen. Außerdem kam es zu einer starken Zunahme von Staub in der Erdatmosphäre, was auf eine deutliche Veränderung der Wind- und Sturmmuster hinweist. Die Feuchtgebiete in den Tropen und die Berggletscher in Chile und Neuseeland dehnten sich aus und schrumpften jeweils synchron zu den Veränderungen im Nordatlantik.

Gletschern in tropischen Breitengraden zeigen auch starke Hinweise darauf, daß der Wasserdampfgehalt der Erdatmosphäre sich ebenfalls ändern kann. Wasserdampf ist das am häufigsten vorkommende „Treibhausgas” in der Erdatmosphäre. Eine deutliche Abnahme würde die Luft- und Ozeantemperaturen drastisch absinken lassen.

„Obwohl die genauen Umstände, die diese Klimaveränderungen hervorrufen, noch nicht bekannt sind, so kann man doch die These aufstellen, daß ihre Wurzeln in der thermohalinen Zirkulation des Ozeans liegen”, sagte Broecker. Der wichtigste Hinweis ist, daß die Grenzen, welche die Klimaveränderungen in fortlaufenden Sediment- oder Eisproben markieren, deutlich und nicht graduell abgegrenzt sind. Das trifft sogar auf die Klimaveränderungen zu, die sich über mehrere Millionen Jahre erstrecken und deren Rhythmus also von der Erdumlaufbahn gelenkt werden. Broecker ist der Ansicht, daß plötzliche Umschwüng in der thermohalinen Zirkulation Eiszeiten und andere weitreichende Klimazyklen auslösen können. Er merkte an, daß abrupte Klimaveränderungen nicht nur in Eiszeiten vorkamen, sondern auch im Verlaufe wärmerer Abschnitte, wie zum Beispiel der Epoche, in der wir leben. Die Eemian-Periode – die letzte größere Wärmeperiode vor der jüngsten Eiszeit, deren Beginn ungefähr 115000 Jahre zurückliegt – endete mit einer kurzen aber intensiven Kälteperiode. Eine ähnliche Kältephase trat auch vor ungefähr 8000 Jahren auf – etwa 2500 Jahre nach dem Ende der letzten Eiszeit –, als ähnliche Bedingungen herrschten wie heute, oder es sogar noch ein wenig wärmer war.

„Die Funde im Grönlandeis enthüllen eine beunruhigende Eigenschaft des Klimasystems der Erde: die Fähigkeit, abrupte Klimawechsel zu vollziehen. Ich sage beunruhigend weil es sicherlich möglich ist, daß die laufende Zunahme der Treibhausgase eine erneute Reorganisation der Ozeanströmungen und damit zusammenhängende Veränderungen in der Atmosphäre auslöst”, sagte Broecker. „Würde dies in hundert Jahren passieren, zu einer Zeit, da wir wir damit zu kämpfen haben, genügend Nahrungsmittel für eine prognostizierte Bevölkerung von 12 bis 18 Milliarden Menschen zu produzieren – die Folgen wären verheerend.”