Über Jahrzehnte galt eine bestimmte Vorstellung über die Verbindung zwischen dem Indischen und dem Atlantischen Ozean als weitgehend etabliert: Das sogenannte Agulhas-Leakage – der Transport warmen und salzreichen Wassers aus dem Indischen Ozean um die Südspitze Afrikas in den Atlantik – sollte wesentlich dazu beitragen, die Atlantische meridionale Umwälzzirkulation (AMOC) aufrechtzuerhalten. Das zusätzliche Salz gelangt dabei in den Atlantik und erhöht dessen Dichte. Dadurch, so die bisherige Vorstellung, wird die Bildung von kaltem, dichtem Tiefenwasser im Nordatlantik unterstützt und damit letztlich die großräumige atlantische Umwälzzirkulation gestärkt.
Eine neue Studie eines internationalen Forschungsteams unter Leitung der Universität Utrecht stellt diese direkte Verbindung nun infrage. Geologische Daten und Klimamodellierungen zeigen, dass sich das Agulhas-Leakage und die Stärke der AMOC zumindest unter bestimmten Klimabedingungen nicht zwangsläufig gemeinsam verändern. Die AMOC kann demnach auch dann stark sein, wenn deutlich weniger Wasser aus dem Indischen Ozean in den Atlantik gelangt. Damit wird eine bisher häufig als Lehrbuchbeispiel dargestellte Verbindung zwischen südlichem Salztransport und nordatlantischer Tiefenwasserbildung wesentlich komplexer.
Die Forscher untersuchten eine besonders interessante Phase der Erdgeschichte vor etwa 3,6 bis 2,6 Millionen Jahren, also im späten Pliozän. Dieser Zeitraum umfasst sowohl eine ausgeprägte Kaltphase als auch anschließend eine deutlich wärmere Klimaperiode. Die damaligen Bedingungen bieten deshalb die Möglichkeit, zu untersuchen, wie sich die großräumige Ozeanzirkulation während eines Übergangs von einem kälteren zu einem wärmeren Klima verändert hat.
Sedimente vom Agulhas-Plateau liefern Hinweise auf die frühere Meereszirkulation
Eine zentrale Grundlage der Untersuchung war ein mehrere Millionen Jahre alter Sedimentkern vom Agulhas-Plateau, etwa 500 Kilometer südlich von Südafrika. In den Sedimenten fanden die Wissenschaftler fossile Überreste mikroskopisch kleiner Organismen, sogenannte Dinoflagellaten-Zysten, sowie organische Lipid-Biomarker. Diese geologischen Archive ermöglichen Rückschlüsse darauf, welche Temperaturen damals herrschten und wo sich die subtropische Meeresfront befand.
Die Zusammensetzung der Dinoflagellaten-Gemeinschaft verändert sich mit den vorherrschenden Umweltbedingungen. Überwiegen beispielsweise wärmeliebende Arten, deutet dies auf eine südlichere Lage der subtropischen Front hin. Eine solche südliche Position kann den Weg für Wasser aus dem Indischen Ozean erleichtern, das anschließend als Agulhas-Leakage in den Atlantik gelangt. Eine Verschiebung der Front nach Norden hat dagegen den gegenteiligen Effekt.
Auf diese Weise konnten die Forscher rekonstruieren, wie sich das Agulhas-Leakage während des späten Pliozäns verändert hat. Zusätzlich untersuchten sie Temperaturdaten aus Sedimenten im nördlichen Golf von Mexiko und bezogen bereits veröffentlichte Daten aus dem äquatorialen und nördlichen Atlantik sowie aus der Karibik ein. Zusammen mit Klimamodellen entstand dadurch ein Bild der Veränderungen über mehrere Meeresbecken hinweg.
Weniger Agulhas-Leakage – aber stärkere Umwälzung
Das entscheidende Ergebnis zeigte sich während einer Kaltphase vor ungefähr 3,4 Millionen Jahren. Die subtropische Front verlagerte sich damals nach Norden. Gleichzeitig kühlte sich die Region des Agulhas-Leakage um etwa 3 Grad Celsius ab. Die Sedimente vom Agulhas-Plateau weisen sogar auf subpolare Bedingungen hin.
Diese Veränderungen sprechen dafür, dass der Zustrom warmen, salzreichen Indischen-Ozean-Wassers in den Atlantik erheblich zurückging und möglicherweise nahezu zum Erliegen kam. Nach der klassischen Vorstellung hätte dies zu einer Abschwächung der AMOC führen müssen, weil weniger Salz in den Atlantik transportiert wurde.
Die geologischen Daten zeigen jedoch ein anderes Bild: Während das Agulhas-Leakage schwächer wurde, verstärkte sich die Tiefenwasserbildung im Nordatlantik und auch die Umwälzung in niedrigeren Breiten. Gleichzeitig wurde die Thermokline – also der Übergangsbereich zwischen wärmerem Oberflächenwasser und kälterem Tiefenwasser – im Atlantik flacher.
Das Ergebnis ist deshalb besonders interessant, weil es zeigt, dass die Stärke der AMOC nicht allein vom Salzimport aus dem Indischen Ozean abhängt. Offenbar können Veränderungen innerhalb des Atlantiks selbst die Umwälzzirkulation in einer Weise beeinflussen, die den erwarteten Effekt einer verminderten Salzversorgung aus dem Süden sogar überlagert.
Die AMOC ist ein komplexes System
Die AMOC transportiert warmes Oberflächenwasser nach Norden und führt kaltes, dichtes Wasser in der Tiefe wieder nach Süden. Dadurch beeinflusst sie die Temperaturen und Niederschlagsverhältnisse rund um den Nordatlantik und hat weitreichende Auswirkungen auf das Klima Europas. Die neue Studie macht jedoch deutlich, dass die einzelnen Komponenten dieses Systems nicht immer fest miteinander gekoppelt sind.
Besonders wichtig ist dabei die Erkenntnis, dass sich die dominierenden Mechanismen der Ozeanzirkulation abhängig vom jeweiligen Klimazustand verändern können. Ein Zusammenhang, der unter einer bestimmten Kombination aus Temperatur, Eisbedeckung, Meeresspiegel und geografischen Bedingungen funktioniert, muss deshalb nicht automatisch auch unter anderen Klimabedingungen gelten.
Die Studie liefert damit vor allem eine mechanistische Erkenntnis: Die Kontrolle der AMOC ist nicht über die gesamte Erdgeschichte hinweg unverändert. Die Bedeutung einzelner Prozesse kann sich verschieben, wenn sich das Klima und die Randbedingungen der Ozeane verändern.
Was bedeutet das für die Zukunft?
Die Autoren warnen ausdrücklich davor, die Ergebnisse unmittelbar als Prognose für die zukünftige Entwicklung der AMOC zu interpretieren. Die untersuchte Situation stammt aus dem späten Pliozän und unterscheidet sich in wichtigen Punkten von der heutigen Erde. Insbesondere die damalige Geografie, die Verteilung von Eis und die Eigenschaften des arktischen Ozeans waren anders.
Dennoch besitzt die Untersuchung Bedeutung für die Klimaforschung. Sollte sich beispielsweise die subtropische Front in Zukunft nach Süden verlagern, könnte dies den Transport salzreichen Wassers aus dem Indischen Ozean in den Atlantik verstärken. Gleichzeitig wirken jedoch Süßwasser- und Salzflüsse aus der Arktis auf die AMOC ein. Diese unterscheiden sich von den Bedingungen im Pliozän und können die Reaktion der Zirkulation entscheidend beeinflussen.
Die Studie relativiert somit die Vorstellung, dass eine Veränderung des Agulhas-Leakage automatisch eine entsprechende Veränderung der AMOC auslösen muss. Vielmehr handelt es sich um ein miteinander verbundenes, aber nicht starr gekoppeltes System. Für die Beurteilung der zukünftigen Entwicklung der Atlantischen Umwälzzirkulation müssen daher sowohl der Salztransport aus dem Südatlantik und Indischen Ozean als auch die lokalen Prozesse der Tiefenwasserbildung im Nordatlantik berücksichtigt werden.
Die Untersuchung zeigt damit erneut, welchen Wert geologische Klimadaten für die moderne Klimaforschung besitzen. Sedimente aus Millionen Jahre alten Meeren können Hinweise darauf liefern, wie die Ozeanzirkulation auf tiefgreifende Klimaveränderungen reagiert hat. Solche Erkenntnisse helfen dabei, heutige Klimamodelle und Annahmen über die Stabilität der AMOC besser einzuordnen – auch wenn sie keine direkte Vorhersage für die Zukunft darstellen.
Weiterlesen: https://phys.org/news/2026-08-geological-evidence-role-agulhas-leakage.html, Universität Utrecht