Arktis. Atlantisch. Vor langer Zeit existierten die beiden Ozeane in Harmonie, wobei warmes und salziges Atlantikwasser sanft in die Arktis floss. Die geschichtete Natur der Arktis – Meereis oben, kühles Süßwasser in der Mitte und warmes, salziges Wasser unten – trug dazu bei, die Grenze zwischen dem Polarmeer und dem wärmeren Atlantik zu halten.
Aber alles änderte sich, als der größere Ozean begann, schneller zu fließen, als der Polarozean aufnehmen konnte, was die Unterscheidung zwischen den Schichten schwächte und das arktische Wasser in etwas näher am Atlantik verwandelte. Dieser Prozess, der als Atlantifizierung bezeichnet wird, ist einer der Gründe dafür, dass sich die Arktis schneller erwärmt als jeder andere Ozean.
„Es ist keine neue Invasion der Arktis“, sagte Yueng-Djern Lenn, ein physikalischer Ozeanograph an der Bangor University in Wales. „Neu ist, dass sich die Eigenschaften der Arktis ändern.“
Satelliten bieten einige der klarsten Messungen der Veränderungen des Arktischen Ozeans und des Meereises. Aber ihre Aufzeichnungen reichen nur etwa 40 Jahre zurück und verschleiern, wie sich das Klima des Ozeans in den vergangenen Jahrzehnten verändert haben könnte.
„Um zurückzugehen, brauchen wir eine Art Zeitmaschine“, sagte Tommaso Tesi, ein Forscher am Institut für Polarwissenschaften-CNR, Italien.
In einem am Mittwoch in der Zeitschrift Science Advances veröffentlichten Artikel konnten Dr. Tesi und Kollegen die Zeit mit yardlangen Sedimentkernen vom Meeresboden zurückdrehen, die 800 Jahre historische Veränderungen in arktischen Gewässern archivierten. Ihre Analyse ergab, dass die Atlantifizierung zu Beginn des 20. Jahrhunderts begann – Jahrzehnte bevor der Prozess durch Satellitenbilder dokumentiert wurde. Die Arktis hat sich seit 1900 um etwa 2 Grad Celsius erwärmt. Diese frühe Atlantisbildung tauchte jedoch nicht in bestehenden historischen Klimamodellen auf, eine Diskrepanz, die nach Ansicht der Autoren Lücken in diesen Schätzungen aufdecken könnte.
„Es ist ein bisschen beunruhigend, weil wir uns für zukünftige Klimavorhersagen auf diese Modelle verlassen“, sagte Dr. Tesi.
Mohamed Ezat, ein Forscher am Tromso Campus der Arctic University of Norway, der nicht an der Forschung beteiligt war, nannte die Ergebnisse „bemerkenswert“.
„Informationen über langfristige Veränderungen in der Hydrographie des Arktischen Ozeans in der Vergangenheit werden benötigt und sind längst überfällig“, schrieb Dr. Ezat in einer E-Mail.
Im Jahr 2017 extrahierten die Forscher einen Sedimentkern aus dem Meeresboden des Kongsfjorden, einem Gletscherfjord am östlichen Ende der Framstraße, einem Tor zwischen dem norwegischen Archipel Spitzbergen und Grönland, wo sich arktisches und atlantisches Wasser vermischen.
In regelmäßigen Abständen zerschnitten die Forscher den Kern und trockneten diese Schichten. Dann kam der mühsame Prozess des Aussiebens und Identifizierens der Foraminiferen der Proben – einzellige Organismen, die mithilfe von Mineralien im Ozean komplizierte Schalen um sich herum bauen.
Wenn Foraminiferen absterben, driften ihre Schalen zum Meeresboden und sammeln sich in Sedimentschichten an. Die Kreaturen sind entscheidende Hinweise in Sedimentproben; Durch die Identifizierung der in einer Probe vorhandenen Foraminiferen und die Analyse der Chemie ihrer Schalen können Wissenschaftler die Eigenschaften vergangener Ozeane ermitteln.
Die ursprüngliche Idee des Teams bestand darin, die ozeanographischen Bedingungen einer Region, die sowohl arktisches als auch atlantisches Wasser enthielt, zu rekonstruieren, die 1.000 bis 2.000 Jahre zurückreicht. Aber in den Stücken des Kerns aus dem frühen 20.
„In einer Studie gab es viele Überraschungen“, sagte Francesco Muschitiello, Ozeanograph an der University of Cambridge und Autor des Papiers.
Die schiere Menge an Sediment war so hoch, dass die Forscher eine Chronologie des vergangenen Klimas in Fünf- oder Zehnjahresschritten zusammenstellen konnten. Darüber hinaus könnte ein molekularer Biomarker ein bestimmtes Jahr bestimmen, 1916, als der Kohlebergbau in Kongsfjorden begann. Da die Foraminiferen-Verschiebung kurz vor diesem Marker auftrat, schätzen die Forscher, dass die Atlantifizierung um 1907 begann, ein Jahrzehnt.
Als die Forscher die Daten ihres Paläoklimamodells mit anderen verglichen, um festzustellen, ob sie sich überschneiden, stellten sie fest, dass bestehende Klimamodelle keine Anzeichen für diese frühe Atlantifizierung aufwiesen. Die Forscher schlagen eine Reihe möglicher Gründe für dieses Fehlen vor, etwa eine Unterschätzung der Rolle der Süßwasservermischung in der Arktis oder die Empfindlichkeit der Region gegenüber Erwärmung.
Dr. Lenn, der nicht an der Forschung beteiligt war, sieht einen Unterschied zwischen dieser frühen Atlantikbildung und der heutigen, schnellen Atlantikbildung, die hauptsächlich durch das Schmelzen des arktischen Meereises angetrieben wird. „Es ist zu früh nach dem Beginn der industriellen Revolution, um überschüssige Wärme im Planetensystem angesammelt zu haben, als dass sie zu diesem Zeitpunkt anthropogen sein könnte“, sagte Dr. Lenn.
Die Autoren sind sich der genauen Gründe für die frühe Atlantifizierung nicht sicher. Wenn menschliche Einflüsse die Ursache sind, dann „ist das ganze System viel empfindlicher gegenüber Treibhausgasen, als wir bisher dachten“, sagte Dr. Muschitiello.
In einer anderen Möglichkeit könnte eine frühere natürliche Erwärmung den Arktischen Ozean viel empfindlicher gegenüber der beschleunigten Atlantikbildung der letzten Jahrzehnte gemacht haben. „Könnte es sein, dass wir ein System destabilisiert haben, das sich bereits veränderte?“ sagte Dr. Tesi.
Dies ist das wahnsinnige Geheimnis eines jeden Paläoklimamodells. „Keiner von uns war da“, sagte Dr. Lenn lachend.
Dies gilt zwar für den Menschen, aber nicht für die Korallen in der Framstraße. Die langlebigen Tiere zeichnen Veränderungen des Klimas und anderer Parameter auf und sind damit ausgezeichnete Wächter der Klimageschichte. Dr. Tesi hofft, als nächstes die kalt lebenden Korallen der Meerenge untersuchen zu können, um zu sehen, welche Einblicke sie in die Usurpation der Arktis durch den Atlantik bieten können.