M164 (GPF-19-1-105)

Die ozeanische Zirkulation im Atlantik ist Teil eines globalen Strömungssystems von mehr oder weniger nordwärtigen Oberflächen- und südwärtigen Tiefenströmungen. Diese sind durch die Tiefenwasserbildungsgebiete im Nordatlantik miteinander gekoppelt sind und bilden somit die Atlantische Meridionale Umwälzzirkulation (AMOC). Hierbei handelt es sich um eine Art globales Ozeanförderband, durch das zum Beispiel große Mengen an Wärme, Salz und im Wasser gelösten Gasen horizontal und vertikal verlagert und verteilt werden.

Ein wichtiger Bestandteil des nordwärtigen warmen und salzreichen Zweiges dieses Förderbandes ist im Atlantischen Ozean der Golfstrom und seine nördliche Fortsetzung, der Nordatlantikstrom (NAC). Diese Strömung trägt dazu bei, dass das Klima im nordwestlichen Europa viel milder ist als zum Beispiel auf der kanadischen Seite des Nordatlantiks. Im Gegenzug wird in den tiefen Ozeanschichten kaltes salzarmes Wasser aus dem Europäischen Nordmeer und der Labradorsee zurück in tropische Regionen transportiert. Dieser tiefe Zirkulationszweig versorgt das Ozean-Innere mit Sauerstoff und Spurengasen und trägt so zur Verjüngung der Wasserschichten im tiefen Ozean bei. In wenigen Schlüsselregionen des Nordatlantiks, zum Beispiel in der Labradorsee, der Irmingersee und im Europäischen Nordmeer, stehen diese beiden Zweige in direktem Kontakt. Durch eine Kette von Prozessen erfolgt dort unter bestimmten Bedingungen das Absinken der Oberflächenwassers in die Tiefe und somit die Umwandlung in Tiefenwasser, konkret, in Nordatlantisches Tiefenwasser.

Computer-Simulationen des Weltklimarats (IPCC) für das 21. Jahrhundert lassen eine Abschwächung der Tiefenwasserbildung und damit der Stärke der Umwälzzirkulation erwarten. Dies wird durch den zunehmenden Eintrag von Treibhausgasen in die Atmosphäre und damit durch den Anstieg der globalen Erderwärmung begünstigt und wird voraussichtlich die gegenwärtigen Klimabedingungen beeinflussen. Um Änderungen in der Stärke der AMOC beobachten zu können, sind langfristige Beobachtungssysteme notwendig, die an Schlüsselstellen der Ozeanzirkulation installiert sind. Eine solche Schlüsselstelle stellt der südliche subpolare Nordatlantik dar. Beckenweite Langzeit-Messungen, die entlang 47°/48°N seit 2006 durchgeführt werden, bringen an dieser Stelle wichtige Einblicke in die Stärke und die Schwankungen des nordwärtigen Eintrages von subtropischem salzreichen Wassers in den subpolaren Nordatlantik bzw. des südwärtigen Exports von Nordatlantischem Tiefenwasser in die Subtropen.

Mit der FS METEOR-Expedition M164 (GPF-19-1-105) sollen die bestehenden Zeitreihen des NOAC-Langzeit-Observatoriums zur Erfassung der einzelnen AMOC-Komponenten fortgesetzt werden. Das entlang 47°/48°N installierte Tiefsee-Beobachtungssystem NOAC („North Atlantic Changes“) besteht unter anderem aus Tiefseeverankerungen und aus am Meeresboden installierten invertierten Bodenecholoten (sogenannte PIES), die während der Reise geborgen werden und deren hochaufgelöste Daten wir somit erhalten. Die benutzten Geräte und Methoden umfassen verankerte Strömungsmesser, Temperatur/Salz/Druck-Sensoren sowie schiffsgestützte Messungen (hydrographische Eigenschaften des Meerwassers, Ozeangeschwindigkeit, Konzentrationen verschiedener im Meerwasser gelöste Gase). All diese Daten werden zusammen mit anderen Beobachtungsdaten (zum Beispiel Satelliten-Daten, Daten von autonomen Argo-Driftkörpern) und Modellanalysen kombiniert und ausgewertet werden.

Die geplanten Messungen der FS METEOR-Reise M164 (GPF-19-1-105) sollen dazu beitragen, bestehende Zeitreihen der Strömungstransporte und Wassermasseneigenschaften zu verlängern, um somit den Fortbestand existierender Trends zu untersuchen beziehungsweise auftretende Änderungen und ihre Ursachen zu verstehen. Diese Beobachtungszeitreihen stellen für Klima-Modelle eine wichtige Referenz dar, und die Verknüpfung der Beobachtungen mit nördlich und südlich gelegenen Beobachtungssystemen erlaubt, die räumliche und zeitliche Kohärenz von Änderungen in der AMOC-Stärke zu untersuchen.

Die FS METEOR-Reise M164 (GPF-19-1-105) erfolgt im Rahmen des Projekts „RACE – Synthese - Regionale Atlantikzirkulation im Globalen Wandel”, Teilprojekt 1.2, finanziert durch das deutsche Bundesministerium für Forschung und Bildung (BMBF). Die Arbeit und Datenauswertung erfolgt desweiteren in enger Zusammenarbeit mit der Ozeanographie-Gruppe des Bundesamts für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) in Hamburg.