Der Golfstrom als Motor für unsere globale Zentralheizung

von Klaus-Peter Kolbatz

Ausgabe 1988, überarbeitet 1990/2007

Horrormeldungen die wir täglich lesen.

Steht Europa vor einer neuen Eiszeit? Die Besorgnis der Wissenschaft wächst! Der Golfstrom als Motor für unser Überleben beginnt zu stottern.  

Jede Sekunde transportiert er 50 Millionen Kubikmeter Wasser – 30 mal mehr als alle Flüsse der Erde. Ein Strom der Superlative, der 10.000 Km zurücklegt – von den Tropen bis in die eisige Arktis. Der Golfstrom - oder wissenschaftlich korrekter: der "Nordatlantische Strom" beliefert uns kostenlos mit der Energie von 1 Million Kernkraftwerken. Ihm haben wir saftige Wiesen, reiche Getreidefelder und üppige Wälder zu verdanken – bis hinauf nach Skandinavien. Käme der Golfstrom zum Erliegen, was eine Reihe von Wissenschaftlern befürchtet , würde es arktisch kalt in Europa und gewaltige Eisberge kreuzten vor unseren Küsten.

Wie funktioniert diese globale Zentralheizung angeblich?

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In den arktischen Regionen des Atlantiks soll das vom Südpol ankommende warme mit besonders viel Salz angereichertes Wasser in die Tiefe gezogen werden. Dieser Sog soll dazu führen, dass wärmeres Meerwasser aus den südlicheren Gebieten des Atlantiks nachströmt. Dieses zuströmende Wasser verdrängt angeblich seinerseits das kalte Wasser des  Nordatlantiks nach Süden, so dass der ewige Kreislauf unserer irdischen Zentralheizung zu zirkulieren beginnt  soll. Ich habe erhebliche Zweifel an diese Theorie, weil bisher Details der Meeresströmungen und Wassertemperaturen aus größerer Tiefe fehlen und warmes Wasser grundsätzlich immer nach oben steigt. Siehe hierzu auch: "Temperaturanstieg in der Tiefsee".

Offensichtlich wurde hierbei etwas übersehen.  

1.) Eis schmilzt wenn es mit Salz in Berührung kommt

In den Subtropen des Atlantiks verdunstet mehr Wasser an der Oberfläche – die Salinität steigt –, über den Subtropen des Indischen Ozeans regnet es verstärkt – das Wasser wird süßer.

Im Nordatlantik steigt der Salzgehalt durch verstärkten Zustrom salzigeren Wassers aus dem Mittelmeer. Salz ist ein hervorragender Wärmespeicher und heizt zusätzlich das Meerwasser auf. weiter....

Das durch die Straße von Gibraltar oberflächlich einströmende Atlantikwasser ist im Durchschnitt 15°C kühl und mit 36,2 Promille Salzgehalt (Salinität) relativ salzarm. Auf dem Weg nach Osten wird dieses Wasser aber seit 50 Jahre immer wärmer und der Salzgehalt wird immer konzentrierter. Entsprechend liegt der in den Atlantischen Ozean zurückfließende Salzgehalt des Wassers bei etwa 38 Promille höher. Folge ist:  Zur Zeit schmilzt das Eis von unten 25 mal schneller als es von oben wegtaut! 

ZOOM: Pandemie/Apokalypse

Erhebliche sorgen macht mir aber auch, dass wir in Zukunft mit Bakterien zu tun haben werden die bisher über 120.000 Jahren im Eis der Antarktis eingeschlossen waren und durch die Eisschmelze ins Leben zurückkehren. Hier werden unsere Antibiotika wenig ausrichten können und wir werden entsprechend ein ernsthaftes Problem bekommen. Weiter....>

2.) Die Erdrotation ist die Drehbewegung der Erde um ihre eigene Achse. Die Erde dreht sich mit einer 

     Geschwindigkeit von 1.667 Stundenkilometern, also der 1,3-fachen Schallgeschwindigkeit, nach

     Osten, was sich durch Orientierung mit einem Kompass bei Sonnenaufgang leicht überprüfen lässt.

     Vom Polarstern aus betrachtet dreht sich die Erde entgegen dem Uhrzeigersinn, also rechtläufig.

     Entsprechend wird auch der Golfstrom durch eine Art Mitnahmeeffet angetrieben. Die Strömung stößt

     in der Mitte auf stehendes Wasser das durch die Landmassen Afrika und Europa nicht weg kann und

     sucht sich den geringsten Widerstand, in dem sich der Strom teilt und nach Norden-Osten als

    "Golfstrom und nach Ost-Süd als Subtropischer Rückfluss ausweicht. 

© Klaus-Peter Kolbatz 2007

© Klaus-Peter Kolbatz 1990

Ein Grund für die unterschiedliche schnelle Erdrotation sollen die Blätter der Bäume sein. Im Sommer hängen die Blätter an den Ästen - also über dem Boden. Die Erde dreht sich langsamer. Im Herbst fallen die Blätter. Liegen sie dann auf dem Boden, sind sie näher am Erdmittelpunkt und die Erde rotiert schneller. Es ist kaum zu glauben, aber das fallende Laub verändert das Trägheitsmoment der Erde. 

Geräusche aus dem Weltall

Während sich die Erde dreht, lässt die Schwerkraft des Mondes das Wasser der Ozeane ständig ansteigen und abfallen. Hierdurch entsteht Reibung und die Erde wird mit jeder Umdrehung um einen winzigen Bruchteil verlangsamt. Geodäten und Astronomen schätzen, dass sich die Drehung der Erde derzeit täglich um drei bis vier Zentimeter verlangsamt, was ungefähr einer Millisekunde pro Tag entspricht.

Das Magnetfeld der Erde entspricht einem Stabmagneten, der an der Rotationsachse der Erde ausgerichtet ist. Das zähflüssige Eisen im äußeren Erdkern ist der eigentliche Motor des Erdmagnetfelds. Wie in einem Dynamo erzeugen die Fließbewegungen des Eisens starke elektrische Ströme. Sie wandern nach außen und umgeben die Erde mit dem messbaren, magnetischen Feld.

Der Ursprung des irdischen Magnetfeldes liegt im äußeren Erdkern. Diese Zone besteht aus einer geschmolzenen Legierung aus Eisen und Nickel. Sie beginnt unterhalb des Erdmantels in etwa 2900 Kilometer Tiefe und reicht bis zum inneren Erdkern in knapp 5000 Kilometer Tiefe. 

Die Hitze des Erdkerns sorgt dafür, dass es innerhalb dieser Zone zu Konvektionsbewegungen kommt. Die Konvektionsströme verhalten sich dabei wie elektrische Ströme, weil die Schmelze aus elektrisch leitfähigen Metallen besteht, und werden deshalb bei ihrer Bewegung von einem Magnetfeld begleitet.

Man konnte die Erddrehung übrigens schon sehr früh messen. Und zwar mit dem "Foucaultschen Pendel". Das ist eine Masse, beispielsweise eine Kugel, die an einem Draht oder Faden in alle Richtungen frei schwingen kann. Der Draht des Foucaultschen Pendels bewegt sich normalerweise in einer Ebene, der Schwingungsebene.

Geoforscher beobachten derzeit außergewöhnlich niedrige Wassertemperaturen im Pazifik. Ursache ist La Niña, die Gegenspielerin zum Klimaphänomen El Niño.

La Niña, die Gegenspielerin zu El Niño, wiederum wird von einem anderen langfristigen Klimaereignis beeinflusst: der sogenannten Pazifischen Dekaden-Oszillation (PDO). Der Pazifik befindet sich derzeit in den Anfängen einer PDO-Kühlphase. Etwa alle 5 bis 20 Jahre wechseln sich im Pazifik warme und kalte Phasen ab. In den achtziger und neunziger Jahren befand sich der Ozean in einer Warmphase, die inzwischen aber zu Ende gegangen ist.

BILD::

La Niña (Kleines Mädchen): Bereiche mit niedrigem Wasserstand und kühleren Temperaturen sind blau gekennzeichnet

Ein australischer Forscher vermutet, dass der Klimawandel in ganz Europa, Nordamerika und im Nordatlantik eine Pause einlegen wird. Verantwortlich sind Meeresströmungen im Atlantik.

In Kiel wird es im kommenden Jahrzehnt etwas kühler, ist Noel Keenlyside überzeugt. Und nicht nur dort: In ganz Europa, Nordamerika und im Nordatlantik werde der Klimawandel eine Pause einlegen, sagt er.

Dabei gehört der Australier nicht zu jenen Skeptikern, die den Klimawandel bestreiten. Er ist Mitarbeiter von Mojib Latif vom Institut für Meereswissenschaften der Universität Kiel und betont, "dass die natürlichen Veränderungen des Klimas nicht aufhören, weil Menschen die Erde aufheizen".

Seit Jahren bemüht sich der Physiker, den Effekt von Ozeanströmungen zu erfassen und vorherzusagen. Sie sind, speziell in Europa, für das Klima entscheidend. Die Strömung durch den Nordatlantik bringt dem Kontinent große Mengen Wärme.

Wie das wirkt, erfassen Klimamodelle nur ungenügend, weil Details der Meeresströmungen fehlen, zum Beispiel Messungen der Wassertemperaturen aus größerer Tiefe. Das Forscherteam hat nun erprobt, ob Daten von der Oberfläche helfen: Es hat den Wärmegehalt tiefer Schichten einfach anhand gemessener Oberflächentemperaturen geschätzt (Nature, Bd.453, S.84, 2008).

Zunächst standen "Hindcasts" an, nachträgliche Voraussagen. Der Computer wurde mit Daten der Vergangenheit gefüttert, die Ergebnisse der Simulation mit dem bekannten Verlauf der Klimas verglichen. Dabei zeigte sich, dass die Prognosen vor allem für Mitteleuropa, Nordamerika und -atlantik besser wurden. Die letzte der Rechnungen ergab dann, dass sich die Strömungen im Rahmen einer natürlichen Variation in der kommenden Dekade abschwächen werden, wodurch auch die Temperaturen in den genannten Regionen leicht sinken.

Dieser Studie sollen weitere Versuche folgen, Klimasimulationen zu verbessern. Noch ist Keenlyside selbst unzufrieden. Auch Richard Wood von der britischen Wetterbehörde Metoffice mahnt in einem Kommentar Verbesserungen an. Aber jede Verbesserung der Prognosen helfe, sich auf die Zukunft einzustellen.

Keenlyside möchte nicht missverstanden werden. "Wenn es in den kommenden zehn Jahren nicht wärmer wird, bedeutet das nicht, dass es keine vom Menschen ausgelöste globale Erwärmung gibt", sagt er. "Der Effekt wird nur durch natürliche Fluktuationen überdeckt." Sobald das Pendel zurückschwingt, heißt das, spürt Europa den Klimawandel umso deutlicher

Meine Prognose:

Schon länger ist bekannt, dass die Sauerstoffverteilung im Ozean nicht gleichmäßig ist, bzw. die Schichten vermischen sich durch die Klimaerwärmung nicht mehr so stark. An den östlichen und westlichen Rändern der tropischen Ozeane existieren in etwa 200 bis 800 Metern Tiefe Zonen ein reduzierter Sauerstoffgehalt, die Sauerstoffminimumzonen genannt werden. Hier muss mit einem erhöhten Algenwachstum gerechnet werden. Ich rechne auch mit bisher unbekannte Tiere die nicht mehr lebensfähig aus größerer Tiefe auftauchen.   

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Wie funktioniert der Dynamo im Erdinnern ? - Warum driften die Kontinentalplatten auseinander ? - 

Es sollte indes noch bis in die 60er-Jahre dauern, bis Wegeners grandioses und weitsichtiges Gedankengebäude globale Anerkennung fand. Damals hatten Forschungsschiffe Zonen entdeckt, in denen neue ozeanische Kruste zwischen den auseinanderdriftenden Kontinenten gebildet wird, Geologen nennen das Ozeanbodenspreizung. Wie sich zeigte, schiebt aus dem Erdmantel aufquellendes Magma die Kontinentalplatten auseinander. Damit war klar, dass tektonische Prozesse die Erdoberfläche gestalten.

Das Aufquellen des Magmas wiederum wird durch Temperaturunterschiede im Erdmantel bewirkt. Diese lösen Ausgleichsströmungen im zähen Material des Mantels aus. Bei dieser sogenannten Mantelkonvektion steigt Magma, das am glühenden äußeren Erdkern in 2900 Kilometer Tiefe aufgeheizt wird, nach oben zur Erdkruste, wo es sich abkühlt und wieder absinkt. Der Erdkern speichert noch immer die Wärme aus der Entstehungszeit der Erde, die durch die Gravitationskraft (sie komprimierte die Materie), den Einschlag von Meteoriten sowie den Zerfall kurzlebiger radioaktiver Elemente aufgeheizt wurde. Langlebige radioaktive Elemente wie Uran-235, Thorium und Kalium-40 zerfallen noch heute und tragen so zur Erwärmung des Erdinnern bei.

Bei diesem Prozess bilden sich sogenannte Mantle Plumes, das sind heiße, eng umgrenzte Magmaströme, die im Erdmantel aufsteigen und sich an der Erdkruste pilzförmig ausbreiten. Dies lässt sich am Beispiel ein Topfs Brei veranschaulichen, der auf einer Herdplatte köchelt. So wie darin heiße Blasen zur Oberfläche emporsteigen, tragen die Plumes Magma zur Erdoberfläche, wo es als Lava austritt und erkaltet. Auf diese Weise sind vermutlich Vulkaninseln wie Hawaii, Island und Teneriffa entstanden.

Bei ihrer Ausbreitung ziehen die Plumes die Kontinentalplatten mit. Dies lässt sich mit Styroporplatten in die Mitte eines Gefäßes mit heißem Wasser illustrieren. Unter den größeren Styroporplatten gibt es einen Wärmestau, da sie das Wasser zur Luft hin gut isolieren. Das wärmere Wasser unter den größeren Styroporplatten weicht zur Seite aus. Dadurch treiben die kleineren Plättchen von den größeren weg und landen nach kurzer Zeit am Gefäßrand. Die Kontinentaldrift erfolgt auf gleiche Weise: Mit einer Geschwindigkeit von wenigen Zentimeter pro Jahr gleiten die Platten über den Erdmantel. Wo sie aufeinandertreffen, schieben sie sich übereinander, sodass eine Platte zurück in den Erdmantel gedrückt wird, wo ihr Gestein schmilzt und wieder zu Magma wird. Diesen Vorgang nennen die Geologen „Subduktion“.

Wie kam die Plattentektonik überhaupt in Gang?

Als die in der Urzeit glutflüssige Erde abkühlte, bedeckte eine zähflüssige und schließlich erstarrte Gesteinskruste die Erde recht gleichmäßig. Heute sehen wir aber, wie sich die Platten an Rissen in der Kruste über- und untereinanderschieben. Irgendwie müssen diese Spalten also entstanden sein.

Nach der Entstehung des Sonnensystems vor 4,56 Milliarden Jahren schwirrten darin noch viele große Objekte herum, nämlich sogenannte Planetesimale, die es nicht zum fertigen Planeten schafften. Sie hagelten auf die ausgewachsenen Trabanten herab. Diese Zeit des sogenannten großen Bombardements dauerte bis vor 3,9 Milliarden Jahren. Nach dieser Zeit hatte sich eine stabile Erdkruste ausgebildet und so weit abgekühlt, dass sich Wasser auf ihr sammeln konnte. Offenbar setzte auch die Subduktion zur gleichen Zeit ein. Darauf deutet jedenfalls eine Gesteinsprobe aus Grönland hin, die von den Geologen auf ein Alter von 3,8 Milliarden Jahren datiert wird. Es handelt sich um ein „Ophiolit“ genanntes Mineral, das typischerweise bei Subduktionsprozessen entsteht.

Die neuen Erkenntnisse der Geologen können auch erklären, warum es auf unseren Nachbarplaneten Venus und Mars keine Plattentektonik gibt. Auf dem Mars dürfte der Prozess zwar zunächst eingesetzt haben, wodurch die Tiefländer auf seiner Nordhalbkugel entstanden. Doch der kleine Planet kühlte schnell ab. Die Kruste wurde so dick und rigide, dass die Kontinentaldrift bald wieder zum Erliegen kam. Bei der Venus war vermutlich die chemische Zusammensetzung des Krustengesteins entscheidend. Es enthält kaum Wasser, wodurch es wesentlich spröder ist als das Oberflächengestein der Erde. Selbst mächtige Meteoriteneinschläge ließen die Venus-Kruste im Wesentlichen intakt, sodass keine Subduktionsprozesse beginnen konnten.

Möglicherweise verdanken wir der Plattentektonik auch unsere Existenz. In 3,85 Milliarden Jahre altem Gestein, das im Nordwesten Australiens gefunden wurde, entdeckten Geologen Strukturen, die versteinerte Cyanobakterien sein könnten. Dies bedeutet, dass das Leben sehr rasch entstanden sein musste, als die Erde so weit abgekühlt war, dass sich an ihrer Oberfläche flüssiges Wasser halten konnte. Eine der Theorien zur Entstehung von Leben besagt, dass sich die ersten primitiven Organismen an „Schwarzen Rauchern“ am Meeresgrund bildeten. Diese Thermalquellen, die Wärme und mineralische Nährstoffe aus der Tiefe der Erdkruste liefern, konnten aber erst in Erscheinung treten, als durch aufsteigendes Magma die Verschiebung der Platten in der Erdkruste einsetzte.

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