Golfstrom
Der Golfstrom ist eine schnell fließende Meeresströmung im Atlantik. Er ist Teil eines globalen maritimen Strömungssystems, das oft als globales Förderband bezeichnet wird. In Richtung Europa wird der Golfstrom zum Nordatlantikstrom. Er ist Teil der westlichen Randströmung und beeinflusst das Klima in Nordeuropa.
Der Golfstrom befördert etwa 30 Millionen Kubikmeter Wasser pro Sekunde (30 Sv) am Floridastrom, bei einer Geschwindigkeit von 1,8 Meter pro Sekunde, und maximal 150 Millionen Kubikmeter Wasser pro Sekunde (150 Sv) bei 55° West.[1] Das ist mehr als einhundertmal so viel Wasser, wie über alle Flüsse der Welt zusammen ins Meer fließt. Er transportiert etwa 1,5 Petawatt[2] Leistung. Dies entspricht der elektrischen Leistung von ungefähr einer Million der größten Kernkraftwerksblöcke.
Der Name Golfstrom wurde von Benjamin Franklin geprägt und bezieht sich auf den Golf von Mexiko. Früher wurde er auch „Floridastrom“ genannt, auf den Karten des 16. und 17. Jahrhunderts heißt die Straße von Florida Canal de Bahama.
Topografie
Als eigentlicher Golfstrom wird die Meeresströmung zwischen Cape Hatteras, North Carolina, bis ca. 2500 km östlich davon im Atlantik bezeichnet. Seine Ursprünge sind der Floridastrom und der Antillenstrom.
Der Floridastrom ist die Fortsetzung der Karibischen Strömung und damit des Südäquatorialstroms, der Hauptwasserlieferant des Golfstroms ist. Die Karibische Strömung fließt durch den schmalen Durchgang der Meerenge zwischen Kuba und Yukatán in den Golf von Mexiko. Diese Strömung, jetzt Loop Current (Schleifenstrom) genannt, durchläuft danach den Golf im Uhrzeigersinn und wird dann durch eine noch engere Passage zwischen Kuba und Florida in den Atlantik zurückgepresst. Der Strom selbst zeigt sich in diesem Bereich den Fischern häufig durch seine Farbe (tieferes blau), das vermehrte Vorkommen von Beute suchenden Seevögeln und Bändern von Braunalgen längs des Stroms.
Nördlich der Bahamas vereinigen sich Floridastrom und Antillenstrom zum eigentlichen Golfstrom. Im Golf von Mexiko haben die Wassermassen viel Wärme aufgenommen und bewegen sich zunächst als etwa 100 bis 200 km breites Band entlang der Küste Nordamerikas. In der Nähe von Cape Hatteras löst sich der Golfstrom als Strahlstrom von der Küste und fließt östlich in das nordamerikanische Becken und in den offenen Atlantik (bedingt durch die geographischen Gegebenheiten unter der Wasseroberfläche).
Der Golfstrom ist Teil des großen atlantischen Stromrings, bestehend aus dem Portugalstrom, dem Kanarenstrom, dem Nordäquatorialstrom, dem Antillenstrom, dem Floridastrom und dem Nordostatlantischen Strom.[3]
Der Strom wird durch die Ostwendung instabil, er mäandriert und zahlreiche größere (Durchmesser bis 200 km), zeitlich stark veränderliche und sich bewegende Ringe („Eddies“, „Rings“) lösen sich beginnend als Ausbuchtung vom Golfstrom. Nördlich des Stroms drehen sie sich im kälteren Wasser nach der Ablösung im Uhrzeigersinn (antizyklonisch) mit warmem Kern, südlich gegen den Uhrzeigersinn (zyklonisch) mit kalten Kern, ähnlich wie Hoch- und Tiefdruckgebiete in der Atmosphäre.[4] Sie wurden in den 1960er Jahren entdeckt. Da sie auch in Küstennähe gelangen können, haben sie dort große Auswirkungen auf den Fischfang vor Nordamerika, einmal durch den starken Temperatursprung auf die Fische selbst und da sie wie der Golfstrom in seiner Hauptströmung selbst auch schwere Gegenstände am Meeresboden bewegen wie Wracks, aber auch Hummerkörbe. Auf seinem Weg durch den Atlantik spalten sich Teile der Hauptströmung ab und fließen zurück in südliche oder westliche Richtungen. Die transportierte Wassermasse verringert sich durch diese Teilung der Strömung und verliert durch Verdunstung auch an thermischer Energie.
Ursachen
Bei der Entstehung des Golfstroms spielt neben der atmosphärischen Zirkulation die nach Norden zunehmende Wirkung der Corioliskraft auf die Wasserbewegung eine sehr wichtige Rolle.[5]
Der Passatwind im Nordatlantik treibt das Wasser an der Oberfläche nach Westen. Die Küste von Nordamerika wirkt wie eine Staumauer und lässt das Wasser entlang der Küste nach Norden abfließen. Durch das Zusammentreffen mit dem Labradorstrom sowie durch die Corioliskraft werden die nach Norden strömenden Wassermassen in Richtung Europa abgelenkt.
Der Golfstrom ist Teil eines die Weltmeere umspannenden Zirkulationssystems, zu dem auch die globale thermohaline Zirkulation beiträgt. Die thermohaline Zirkulation entsteht durch Dichteunterschiede, die ihrerseits auf Unterschiede in der Wassertemperatur und dem Salzgehalt zurückzuführen sind.
Wechselwirkungen
Die Temperatur des Golfstroms und seine Strömung haben großen Einfluss auf die Ökologie der Tierwelt des Atlantiks. Das mit der Strömung driftende Plankton ist Nahrungsgrundlage für zahlreiche Tiere. Diese locken wiederum Fressfeinde innerhalb der Nahrungskette an wie Haie und Marlins. Ernest Hemingway setzte in seiner Novelle „Der alte Mann und das Meer“ dem Fischen im Golfstrom vom Hafen Cojímar im Norden Kubas nahe Havannas ein Denkmal. Die untermeerischen Bodenstrukturen, die vom Golfstrom berührt und teilweise geformt werden, bilden ökologische Nischen.
Auf seinem Weg transportiert der Golfstrom große Mengen Plastikmüll. Der Müll stammt unter anderem von den Abfällen der Schiffsbesatzungen. Auch Flüsse spülen große Mengen von Plastik in die Ozeane.
Erforschung
Die erste Erwähnung durch Europäer erfolgte 1513 durch den spanischen Konquistador Juan Ponce de León,[6] der auf der Suche nach Beute in den Golfstrom geriet, der ihn nach eigenen Worten schneller als der Wind bewegte. Die Spanier widmeten diesem aber keine große Aufmerksamkeit, obwohl sich die Kenntnis über den Golfstrom bald unter Kapitänen verbreitete, da er die Verbindung von Europa zu den amerikanischen Kolonien erheblich vereinfachte.
Die erste Karte des Golfstroms und dessen erste wissenschaftliche Untersuchung stammt von Benjamin Franklin aus dem Jahr 1775.[6] Dabei folgte er Angaben von Walfängern, die Walen folgten, die den Golfstrom für die Fortbewegung nutzten. Franklin wurde 1768 in London, wo er als stellvertretender Postmeister für den Transport der Post von England in die amerikanischen Kolonien zuständig war, von seinem Cousin Timothy Folger, ein ehemaliger Walfänger und Kapitän eines Handelsschiffs über den Golfstrom informiert. Die Walfänger mussten den Walen – Pottwale und Buckelwale, die wiederum dem vermehrten Nahrungsangebot durch die Verwirbelungen mit nährstoffreichem kaltem Tiefseewasser am Rand des Golfstroms folgten und den Golfstrom für die schnellere Fortbewegung nutzten – in die Strömung folgen, um diese noch zu erreichen und suchten auch gezielt nach den Walen am Rand des Golfstroms oder in diesem. Folger selbst war verwundert, warum der Strom den Briten damals anscheinend nicht bekannt war. Franklin empfahl den Postschiffen den Golfstrom zu nutzen und so die Fahrt um rund eine Woche zu verkürzen.
1969 unternahm das Tauchboot Ben Franklin (PX-15) unter Jacques Piccard als Projektleiter eine vierwöchige Driftfahrt im Golfstrom, während der die sechsköpfige Besatzung auf sich alleine gestellt war. Das Boot tauchte vor Florida unter und legte 2400 km bis vor Neuschottland zurück. Das Boot trieb auf festgelegter Tiefe im Golfstrom und entdeckte dabei unter anderem Tiefenwellen, die im Randbereich der Strömung zu kälterem Wasser durch Reibung entstanden und das Boot mit Amplituden von rund 60 m auf und ab bewegten.
2005 sorgte ein Aufsatz des britischen Ozeanographen Harry Bryden für Aufsehen, der eine starke Abschwächung des atlantischen Teils des globalen Förderbands postulierte.[7] Messungen der Strömung im Bereich der Labradorsee und östlich der Karibik unter Federführung des Kieler IFM-Geomar konnten Brydens Schlussfolgerungen jedoch nicht unterstützen. Zwar stellten auch die Kieler Forscher ganz erhebliche Schwankungen fest, jedoch könne man aus diesen keine langzeitigen Trends ableiten.[8]
Regelmäßig tauchten in den Medien Meldungen auf, dass der Golfstrom schwächele und Europa dadurch im schlechtesten Fall eine neue Eiszeit erleben werde, wie es der Kinofilm The Day After Tomorrow 2004 thematisierte. Dabei werden allerdings Golfstrom und der nordatlantische Teil des globalen Förderbands miteinander verwechselt.
Die Hypothese, wonach der Golfstrom eine wichtige Wärmequelle für Europa darstellt, wurde 1855 in einem ozeanographischen Buch des Marineoffiziers und Hydrografen Matthew Fontaine Maury aufgestellt. Sie hält sich seitdem wie ein Mythos unter der Metapher „Europas Zentralheizung“. Wie der Klimaforscher Richard Seager vom Lamont-Doherty Earth Observatory 2002 in einer detaillierten Studie ausführlich darstellte, ist der tatsächliche direkte Einfluss des eigentlichen Golfstroms auf das europäische Klima jedoch eher minimal, vergleicht man ihn mit dem Einfluss von Luftströmungen und lokaler ozeanischer Wärmekapazität.[9] Anders verhält es sich mit dem Nordatlantikstrom, der durch den Golfstrom gespeist wird (siehe unten).
Auswirkungen der globalen Erwärmung
Durch die globale Erwärmung schrumpfen die Eisschilde von Grönland, der Antarktis sowie viele Gletscher auf der Erde. Dies führt zu einer Abnahme des Salzgehalts im Meerwasser und senkt damit dessen Dichte. Ein relativ hoher Salzgehalt im Nordatlantik ist aber Voraussetzung dafür, dass die dortige Tiefenströmung bestehen bleibt, die zum globalen Förderband gehört. Eine Folge des abnehmenden Salzgehalts ist die Verlangsamung des atlantischen Teils des globalen Förderbands. Zwischen Mitte des 20. Jahrhunderts und dem Jahr 2018 hat sich die Fließgeschwindigkeit nach einer Veröffentlichung von Stefan Rahmstorf und Kollegen um 15 % verringert, gleichbedeutend mit einem Rückgang um 3 Millionen Kubikmeter pro Sekunde – diese Menge entspricht dem 15-fachen Volumen des Abflusses des Amazonas.[10] Indizien für diese Verlangsamung waren das allgemeine Absinken der Temperaturen auf einer großen Fläche im Nordatlantik und eine Temperaturerhöhung des Golfstroms an der Ostküste der USA. Das wurde auch mit Klimamodellen der globalen Erwärmung vorhergesagt. Bestätigt wurde die Abschwächung des Förderbands im Atlantik auch durch Untersuchungen von Bohrkernen aus der Labradorsee, die 2018 in Nature veröffentlicht wurden.[11][12][13]
Auch die direkten Messdaten des britisch-amerikanischen Rapid-Projekts mit 226 verankerten Messinstrumenten bei 26,5 Grad nördlicher Breite zeigen eine Abschwächung des Förderbands im Atlantik seit Beginn der Messungen im April 2004.[14][15]
Die unmittelbaren Auswirkungen der Abschwächung des Förderbands im Atlantik sind paradoxerweise zunächst Hitzewellen im Sommer und verstärkte Stürme in Mitteleuropa aufgrund der veränderten Luftdruckverhältnisse, die vermehrtes Einströmen von Warmluft aus Südeuropa begünstigen.[12]
Die Gesamtabkühlung des Meereswassers im Nordatlantik wirkt sich erst später aus.
Literatur
- Matthew Fontaine Maury: The Physical Geography of the Sea, New York/London 1855, PDF
- Hermann Lämmerhirt: Der Golfstrom : seine Entstehung und sein Einfluss auf das Klima des nordwestlichen Europas. Bremerhaven, 1887 (urn:nbn:de:hbz:061:1-113588)
- Henry Stommel: The Gulf Stream. A physical and dynamical description. Cambridge University Press, London, 1958; 2nd ed. 1965.
- Henry Stommel: The westward intensification of wind-driven ocean currents. In: Transactions of the American Geophysical Union, Jg. 29 (1948), S. 202–206
- Érik Orsenna: Lob des Golfstroms. C.H. Beck, München 2006, ISBN 3-406-54829-6.
- Jacques Piccard: Tauchfahrt im Golfstrom. Brockhaus, Wiesbaden 1972, ISBN 3-7653-0247-3.
Weblinks
- Surface Ocean Currents: The Gulf Stream von der University of Miami (englisch)
- Golfstrom: Hintergrund, Aktuelles, Infografiken, Unterrichtsmaterialien, Presseartikel: „Agenda 21 Treffpunkt“ im Bildungsserver learn:line NRW
- Corona Magazine Ausgabe 124: Wissenschaft (Leistung)
- Golfstrom Artikel auf dem Bildungswiki klimawiki.org
- deutschlandfunk.de, Umwelt und Verbraucher, 20. Juli 2017, Dieter Nürnberger: Die Klimaanlage für Europa
- Real-Time Data Links
- Englische Wikipedia: Shutdown of thermohaline circulation
- Video von Marlene Weiß, Olivia von Pilgrim und Christian Jocher-Wiltschka: Warum der Golfstrom für das Klima so wichtig ist. SZ.de, 20. März 2020
Einzelnachweise
- Joanna Gyory, Arthur J. Mariano, Edward H. Ryan: Surface Ocean Currents: The Gulf Stream (englisch) Cooperative Institute for Marine and Atmospheric Studies der University of Miami. Abgerufen am 23. Juli 2010.
- Lecture 26: Oceans. Boston University. 6. Januar 2009. Archiviert vom Original am 27. März 2009. Abgerufen am 31. Dezember 2010.
- Schultz et al., Sporthochseeschifferschein, Delius Klasing, ISBN 978-3-7688-1820-9
- Meanders and Eddies in the Ocean, John Monteverdi, San Francisco State University, abgerufen am 18. Januar 2022
- Henry Stommel: The westward intensification of wind-driven ocean currents. In: Transactions of the American Geophysical Union, Jg. 29 (1948), S. 202–206 (englisch).
- Kat Eschner, Benjamin Franklin Was the First to Chart the Gulf Stream, Smithsonian Magazine vom 2. Mai 2017
- Bryden, H. L., Longworth, H. R. & Cunningham, S. A. (2005): Slowing of the Atlantic meridional overturning circulation at 25 degrees N. Nature, Vol. 438, Issue. 7068, pp. 655–657.
- Schiermeier, Quirin (2007): Ocean circulation noisy, not stalling. Nature, Vol. 448, Issue. 7156, pp. 844–845.
- R. Seager et al. (2002): Is the Gulf Stream responsible for Europe’s mild winters?. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society Vol. 128 October 2002 Part B No. 586, pp. 2563–2586 (PDF)
- L. Caesar, S. Rahmstorf, A. Robinson, G. Feulner, V. Saba: Observed fingerprint of a weakening Atlantic Ocean overturning circulation. Nature, Band 556, 2018, S. 191–196, doi:10.1038/s41586-018-0006-5.
- Thornalley u. a., Anomalously weak Labrador Sea convection and Atlantic overturning during the past 150 years, Nature, Band 556, 2018, S. 227–230 (englisch).
- Stefan Rahmstorf 11. April 2018: Stärkere Belege für ein schwächeres Golfstromsystem (scilogs.spektrum.de)
- Sven Titz: Ein System von Ozeanströmen zeigt Anzeichen der Ermüdung In: Neue Zürcher Zeitung online vom 12. April 2018
- rapid.ac.uk: RAPID: monitoring the Atlantic Meridional Overturning Circulation at 26.5°N since 2004
- Stefan Rahmstorf 14. September 2020: Das Golfstromsystem macht schlapp