Eine am 6. Oktober 2025 in Nature Communications veröffentlichte Studie eines internationalen Teams von 36 Wissenschaftlern aus fünf Ländern unter der Leitung von Prof. Xufeng Zheng von der Hainan-Universität zeigt, dass der Antarktische Zirkumpolarstrom einst Hunderte von Kilometern weiter südlich floss und sich nun möglicherweise im Rahmen natürlicher Orbitalzyklen langsam nach Norden verlagert.
Titelbild: Die Karten zeigen die heutigen (holozänen) globalen Meeresströmungen – wärmere Rottöne stehen für höhere Strömungsgeschwindigkeiten. Die schwarzen Linien stellen die fünf Hauptfronten des Antarktischen Zirkumpolarstroms (ACC) von Norden nach Süden dar. Die rote Linie markiert die Jason Route 104 nahe der Drakestraße (DP)45. Der schattierte Bereich auf der Karte links ist das untersuchte Gebiet (Bild rechts).
Der Antarktische Zirkumpolarstrom (ACC) umkreist die Antarktis zwischen etwa 45°S und 70°S und fließt endlos von West nach Ost. Er verbindet alle großen Ozeane und beeinflusst den Austausch von Wärme, Kohlenstoff und Nährstoffen, der das Klimasystem der Erde reguliert.
Schon geringfügige Breitengradverschiebungen des ACC können die globale Temperaturverteilung, die Meereisausdehnung und die Meeresproduktivität verändern. Da der ACC die Antarktis von wärmeren Gewässern isoliert, bestimmt seine Position auch, wie schnell die Eisdecke an Masse zunimmt oder verliert.
Eine neue internationale Studie, die am 6. Oktober 2025 in Nature Communications veröffentlicht wurde, zeigt, dass sich der ACC während der letzten Warmzeit vor etwa 130.000 Jahren etwa fünf Breitengrade weiter südlich befand, also rund 600 Kilometer. Diese Entdeckung trägt dazu bei, zu erklären, warum der Meeresspiegel damals 6–9 Meter höher lag als heute.
Dieselbe Studie legt jedoch nahe, dass natürliche orbitale Faktoren in den kommenden Jahrtausenden eine allmähliche Nordverschiebung der Strömung begünstigen werden. Dieser natürliche Trend könnte dem vom Menschen verursachten Klimawandel entgegenwirken, der voraussichtlich die Westwinde verstärken und den ACC nach Süden drücken wird.
Für Wissenschaftler ist das Verständnis der Wechselwirkung dieser Kräfte von entscheidender Bedeutung, um die langfristige Rolle des Ozeans bei der Speicherung von Wärme und Kohlendioxid vorhersagen zu können.
Um die ursprünglichen Bewegungen des ACC zu verfolgen, sammelten Forscher Sedimentkerne aus der Scotiasee nördlich der Antarktischen Halbinsel. Diese Region liegt flussabwärts der Drakestraße, wo der ACC den Pazifik verlässt und in den Atlantik mündet. Da die Frontensysteme dort weitläufig und nicht durch Land begrenzt sind, eignet sie sich ideal, um Veränderungen der Strömungsstärke und -position zu erkennen.
Die Expedition, die 2019 im Rahmen des International Ocean Discovery Program (IODP) an Bord des Bohrschiffs JOIDES Resolution durchgeführt wurde, holte Proben aus Tiefen von 3.000 bis 4.000 Metern (9.840 bis 13.120 Fuß). Jede Schlammschicht enthielt Partikel, die über Zehntausende von Jahren von Bodenströmungen transportiert wurden.
Das Team analysierte die Größe der Schlammpartikel. Gröbere Körner deuten auf eine schnellere Strömung in Bodennähe hin, da stärkere Strömungen größere Sedimente transportieren können, bevor sie sich absetzen. Durch die Messung dieser subtilen Schwankungen rekonstruierten die Wissenschaftler, wie sich die Strömungsgeschwindigkeit in den letzten 160.000 Jahren verändert hat.
Die Ergebnisse zeigten, dass während der letzten Zwischeneiszeit, einer Warmzeit vor dem heutigen Holozän, die Geschwindigkeit der Bodenströmungen mehr als dreimal so hoch war wie heute. Dieser Anstieg der Strömungsenergie fiel mit einer Südverschiebung der Polarfront des ACC zusammen, die wärmeres Wasser näher an die antarktische Küste brachte.
Da sich die Studie auf die Geschwindigkeiten in Bodennähe konzentriert, zeigt sie, wie sich die Tiefenströmung verhielt und nicht nur die Oberflächenströmungen. Im ACC-System sind Tiefen- und Oberflächenströmungen jedoch eng miteinander gekoppelt, was bedeutet, dass sich beide wahrscheinlich gemeinsam bewegten.
Die Forscher führten die beobachtete Beschleunigung auf die Veränderungen der Erdumlaufbahn zurück. Vor etwa 130.000 Jahren war die Erdumlaufbahn elliptischer, was die jahreszeitlichen Unterschiede in der Sonneneinstrahlung zwischen den Hemisphären verstärkte. Gleichzeitig erreichten die Achsneigung und die Präzession, die Taumelbewegung der Erdrotationsachse, verstärkende Maxima.
Die Ausrichtung der Umlaufbahnen verstärkte die Westwinde der südlichen Hemisphäre, die Hauptantriebskraft des ACC. Mit den stärkeren Winden ging eine schnellere Strömung einher und eine polwärts (südwärts) gerichtete Verschiebung der Hauptfronten der Strömung.
Die Studie zeigt, dass diese Veränderungen vorhersehbaren Zyklen folgen. Langfristige Trends entsprechen dem 100.000-jährigen Exzentrizitätszyklus, während kürzere Schwankungen dem 21.000-jährigen Präzessionszyklus folgen. Treffen beide auf ihren Höhepunkten zusammen, bewegt sich der ACC nach Süden; schwächen beide ab, driftet er nach Norden.
Basierend auf der aktuellen Orbitalgeometrie sollten die natürlichen Kräfte nun eine Tendenz nach Norden begünstigen, die sich über Zehntausende von Jahren entfalten wird.
Der Antarktische Zirkumpolarstrom verbindet nicht nur die Ozeane; er bestimmt auch, wie effizient die Tiefengewässer der Erde Wärme und Kohlendioxid speichern. Seine Position beeinflusst, wo kaltes, nährstoffreiches Wasser an die Oberfläche steigt und wo warmes, sauerstoffarmes Wasser zurück in die Tiefe sinkt.
Eine Nordwanderung könnte größere Teile des Südpolarmeers dem Auftrieb aussetzen, was die biologische Produktivität steigern und einige südliche mittlere Breiten abkühlen würde. Eine anhaltende Südwanderung würde jedoch die antarktischen Eisschelfe wärmerem Wasser aussetzen, was das Schmelzen beschleunigen und den globalen Meeresspiegel ansteigen lassen würde.
Die Studie von 2025 betont, dass beide Prozesse gleichzeitig in unterschiedlichem Ausmaß auftreten können. Regionale Unterschiede, die durch Topographie und Meereswirbel bedingt sind, können diese Trends vorübergehend verschleiern oder verstärken.
Um die Wechselwirkungen präzise modellieren zu können, sind lange Aufzeichnungen der natürlichen Variabilität erforderlich, wie sie jetzt aus der Scotiasee vorliegen. Geologische Archive zeigen, dass der ACC nie statisch war; er reagiert auf subtile astronomische Auslöser, die sich über die Zeitalter hinweg wiederholen.
Das Verständnis dieses Verhaltens in der Tiefe bietet eine wichtige Grundlage für die Interpretation aktueller Satelliten- und ozeanografischer Beobachtungen, die im Vergleich dazu nur wenige Jahrzehnte umfassen.
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