Golfstrom

Golfstrom und AMOC unterscheiden

Der Golfstrom ist eine schnell fließende Meeresströmung im Atlantik und eine westliche Randströmung: Er fließt anfangs entlang der Ostküste Nordamerikas und setzt sich Richtung Europa als Nordatlantikstrom fort. Er beeinflusst besonders das Klima Nordeuropas.

Der Golfstrom im engeren Sinn ist nicht dasselbe wie die Atlantische Meridionale Umwälzzirkulation (AMOC, Atlantic Meridional Overturning Circulation). Der Golfstrom ist vor allem windgetrieben. Die AMOC ist das übergeordnete System aus oberflächennahen und tiefen Strömungen: Warmes, salzreiches Wasser wird nach Norden, kaltes Tiefenwasser nach Süden transportiert. Wenn von einem „Kollaps des Golfstroms“ gesprochen wird, ist meist eine Abschwächung der AMOC gemeint. Auch bei einem vollständigen AMOC-Kollaps würde der windgetriebene Golfstrom weiter bestehen.

Am Austritt der Floridastraße beträgt sein mittlerer Volumentransport etwa 32 Sv, also 32 Millionen Kubikmeter pro Sekunde. Östlich von Cape Hatteras erreicht er 85 bis über 100 Sv; viel davon zirkuliert aber im subtropischen Wirbel und erreicht nicht den subpolaren Nordatlantik. Der nordwärts gerichtete Wärmetransport bei 26,5° N liegt im Mittel bei rund 1,25 Petawatt.

Verlauf, Wirbel und Antrieb des Golfstroms

Der Floridastrom und der Antillenstrom bilden nördlich der Bahamas den eigentlichen Golfstrom. Der Floridastrom ist die Fortsetzung der Karibischen Strömung und damit des Südäquatorialstroms. Im Golf von Mexiko bildet diese Strömung den veränderlichen Loop Current, der warme Wirbel abschnüren kann.

Zwischen der Floridastraße und Cape Hatteras folgt der Golfstrom der nordamerikanischen Küste nach Nordosten. Das Stromband ist etwa 80 bis 150 km breit, 800 bis 1200 m tief und erreicht an der Oberfläche bis zu 2 m/s. Bei Cape Hatteras löst es sich von der Küste und fließt als Golfstrom-Extension in den offenen Atlantik.

Dort entstehen Mäander und abgetrennte Wirbel von 100 bis 300 km Durchmesser. Warm-core-Ringe an der nördlichen Flanke enthalten warmes Sargassoseewasser und rotieren auf der Nordhalbkugel im Uhrzeigersinn. Cold-core-Ringe an der südlichen Flanke enthalten kälteres Wasser aus dem Labradorstrom-Bereich und drehen sich gegen den Uhrzeigersinn. Sie können Monate bestehen und Wärme, Salz sowie Organismen transportieren.

Passat- und Westwinde treiben den subtropischen Wirbel an. Der Sverdrup-Transport und die mit der Breite zunehmende Corioliskraft führen zur Westlichen Verstärkung: Die Rückströmung wird am Westrand zu einer schmalen, schnellen Strömung konzentriert. Henry Stommel erklärte dies 1948 mit dem β-Effekt.

Kreislauf und Antriebskräfte der AMOC

Die AMOC verbindet Oberfläche und Tiefsee. Golfstrom und Nordatlantikstrom transportieren warmes, durch Verdunstung salzreiches Wasser nach Norden. Es gibt Wärme an die Atmosphäre ab und gelangt unter anderem in die Labradorsee, Grönlandsee und Irmingersee. Winterlicher Wärmeverlust macht das Wasser dichter; kaltes und salzreiches Wasser sinkt als Nordatlantisches Tiefenwasser (NADW) ab.

Über die Dänemarkstraße und den Färöer-Bank-Kanal entweicht Tiefenwasser aus den Nordmeeren. Zunächst werden etwa 4–6 Sv transportiert; durch Vermischung steigt der Strom auf etwa 12 Sv und nach Aufnahme weiteren Tiefenwassers auf etwa 18–20 Sv. Als tiefer Randstrom fließt es südwärts, vermischt sich im Südatlantik und Südlichen Ozean mit anderem Wasser, etwa antarktischem Bodenwasser (AABW), und steigt schließlich wieder auf. Ein vollständiger Kreislauf dauert etwa 1000 bis 1500 Jahre.

Temperatur und Salzgehalt bestimmen die Dichte und sind wichtige Antriebskräfte. Wind steuert Oberflächenströme und den Auftrieb im Südlichen Ozean. Beim Ekman-Transport wird Wasser auf der Nordhalbkugel netto 90° nach rechts von der Windrichtung abgelenkt. Gezeiten erzeugen interne Wellen und Durchmischung; die Corioliskraft prägt große Strömungs- und Wirbelsysteme. Meereis erhöht beim Gefrieren durch Salzausstoß den Salzgehalt des umgebenden Wassers und kann so Tiefenwasserbildung begünstigen. Schmelzwasser senkt dagegen den Salzgehalt und kann das Absinken bremsen.

Bedeutung für Klima, Ökologie und Kohlenstoff

Die AMOC verteilt Wärme zwischen den Breitengraden. Ihr Wärmetransport trägt dazu bei, dass Westeuropa, etwa Großbritannien und Norwegen, ein milderes Klima hat, als es seiner geografischen Breite entspricht. Eine Abschwächung kann Niederschlagszonen, Monsune sowie Dürren und Starkniederschläge verändern. Nach einer CESM-Simulation von 2025 würde ein starker Rückgang oder Kollaps bei RCP 4.5 die Winter in Nordwesteuropa um mehrere Grad abkühlen; bei RCP 8.5 überlagert die direkte Treibhausgas-Erwärmung diese Abkühlung fast vollständig.

Die Umwälzung bringt Nährstoffe aus der Tiefe nach oben, versorgt die Tiefsee mit Sauerstoff und stützt damit Phytoplankton, Nahrungsketten, Fischerei und Biodiversität. Der Golfstrom selbst schafft Temperaturfronten und Nährstoffanreicherung; Thunfische, Schwertfische, Marline und verschiedene Haie nutzen ihn als Wanderungs- und Nahrungsgebiet.

Zugleich nimmt der Ozean über die AMOC CO₂ aus der Atmosphäre auf und speichert kohlenstoffreiches Wasser lange in der Tiefe. Eine schwächere AMOC könnte die CO₂-Aufnahme verringern. Schmelzendes Eis, mehr Niederschlag und atmosphärische Erwärmung können die Dichte des Oberflächenwassers senken, die Tiefenwasserbildung schwächen und Rückkopplungen auslösen. Meereis verstärkt die Erwärmung über die Eis-Albedo-Rückkopplung: Offenes Wasser reflektiert wesentlich weniger Sonnenlicht als Eis.

Beobachtung, Modelle und Projektionen

Direkte langfristige Messungen gibt es erst seit den 2000er Jahren. Das RAPID-MOCHA-Array misst seit 2004 am 26. nördlichen Breitengrad Temperatur, Salzgehalt und Strömung in verschiedenen Tiefen. Laut Artikel deuten RAPID und andere Daten auf eine seit den 1950er Jahren um etwa 15–20 % schwächere AMOC hin. OSNAP untersuchte 2014 bis 2016 den subpolaren Nordatlantik; die Variabilität in Irmingersee und Island-Becken war rund siebenmal stärker als in der Labradorsee. Argo-Floats liefern weltweit Daten zu Temperatur, Salzgehalt und Druck.

CMIP6-Modelle projizieren je nach Modell und Emissionsszenario unterschiedliche Entwicklungen. Eine Auswertung von 2026 ordnet für das Jahr 2100 rund 78 % der Gesamtunsicherheit den Modellen, 14 % den Szenarien und 8 % der internen Variabilität zu. Für SSP2-4.5 ergab eine beobachtungsbasiert eingeengte Schätzung für 2091–2100 eine Abschwächung von 50,7 ± 8,3 % gegenüber 16,4 ± 1,7 Sv im Referenzzeitraum 1850–1900; die mittlere Stärke läge bei 8,1 ± 1,4 Sv.

RCP-Szenarien beschreiben Treibhausgaskonzentrationen bis 2100 anhand des Strahlungsantriebs, beispielsweise RCP2.6 und RCP8.5. SSP-Szenarien beziehen zusätzlich sozioökonomische Entwicklungen ein. Langzeitprojektionen bis 2300/2500 simulieren in vielen Modellen bei hohen Emissionen einen sehr schwachen Zustand der nördlichen Umwälzzirkulation. Der Übergang dauert etwa 50–100 Jahre und gilt daher nach IPCC-Definition nicht als abrupt, also nicht kürzer als 30 Jahre.

Risiken und Unsicherheiten

Klimawandel kann die AMOC abschwächen: Wärmere Luft und wärmeres Meerwasser vermindern die Abkühlung des Oberflächenwassers; Schmelzwasser aus Grönland und arktischem Meereis sowie stärkere Niederschläge verdünnen es. Dadurch sinkt es weniger leicht ab. Veränderte Windmuster können zusätzlich Oberflächenströmungen und Durchmischung beeinflussen.

Ob und wann ein Kipppunkt erreicht wird, ist umstritten. Peter und Susanne Ditlevsen folgerten 2023 aus statistischen Frühwarnsignalen, ein Kollaps könne ab 2025 jederzeit, spätestens bis 2095 eintreten. Der IPCC ging in seinem sechsten Sachstandsbericht dagegen davon aus, dass das System im 21. Jahrhundert nicht zusammenbrechen wird. Die Studie von van Westen und Kollegen (2024) nannte einen kritischen Schwellenwert von +3 °C gegenüber vorindustriellen Werten, mit einer unteren Grenze von +2,2 °C, wurde aber wegen unsicherer Daten und Annahmen kritisiert.

Unsicherheiten entstehen durch unterschiedlich aufgelöste und parametrisierte Modelle, besonders bei Tiefenkonvektion, Meereis und Rückkopplungen. Außerdem sind Messreihen kurz, Proxydaten nur indirekt, und natürliche Schwankungen wie AMO und NAO können anthropogene Einflüsse überlagern. Deshalb sind genauere Beobachtungen und weitere Forschung nötig. Eine korrekte Kommunikation sollte Golfstrom und AMOC nicht gleichsetzen und Unsicherheiten sowie langfristige Risiken deutlich machen.