Die Amazonasregion ist ein globaler Hotspot der Artenvielfalt und spielt aufgrund ihrer Fähigkeit, große Mengen an Kohlenstoff zu speichern und ihres Einflusses auf den globalen Wasserkreislauf eine Schlüsselrolle im Klimasystem. Allerdings wird der Regenwald sowohl durch den Klimawandel als auch durch die intensivierte Abholzung bedroht. Ein internationales Team von Forschenden, darunter auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Fachbereich Geowissenschaften und Institut für Umweltphysik der Universität Bremen und vom Alfred-Wegener-Institut, hat untersucht, wie sich eine verändernde Atlantikzirkulation auf den Amazonas-Regenwald auswirken würde. Ihre Analyse dazu hat jetzt die Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht.
Das Klimasystem der Erde ist hochkomplex und seine Komponenten, zu denen Ozean, Atmosphäre und Vegetation zählen, sind eng miteinander verzahnt. Ändern sich einzelne Parameter, kann das weitreichende Auswirkungen auf das gesamte System haben. Bis zu einem bestimmt Grad können die Systemkomponenten Veränderungen abfedern und sind resilient – die Erdsystem- und Klimaforschung geht jedoch davon aus, dass es verschiedene sogenannte Kipppunkte gibt. Werden diese überschritten, ändert das Klimasystem seinen Zustand in kurzer Zeit. Dabei wird vermutet, dass sich Kipppunkte im Klimasystem gegenseitig beeinflussen und eine Kettenreaktion oder Kaskade auslösen können.
Auch der Amazonas-Regenwald und die Umwälzzirkulation des Atlantiks, die sogenannte AMOC (Atlantic Meridional Overturning Circulation), zählen zu den globalen Kippelementen. Erhitzt sich der Planet weiter, kann das die AMOC erheblich abschwächen. Dadurch würde das Förderband verlangsamt, das warmes Wasser in nördliche Regionen transportiert, und sich die Temperaturverteilung im Atlantik drastisch verändern. Dies hätte auch Folgen für die Amazonasregion, da sich die veränderten Atlantiktemperaturen auf den atmosphärischen Wasserkreislauf und somit die Niederschlagsmuster und -mengen auswirken würden.
Analyse von Pollen- und Kohlerückständen
Wie genau AMOC und Amazonas als Systeme miteinander verbunden sind und die Meereszirkulation die Amazonasregion beeinflusst, ist noch nicht umfassend erforscht. Ein Team von Forschenden unter der Leitung von Dr. Thomas Akabane und Prof. Dr. Cristiano Chiessi von der Universität São Paulo hat nun Veränderungen der Vegetation in der Amazonasregion analysiert. Aus einem marinen Sedimentkern, der vor der Amazonasmündung gewonnen wurde, haben sie gemeinsam mit einem internationalen Team Pollen- und Kohlerückstände der vergangenen 25.000 Jahre analysiert.
Diese Analyse ermöglicht dem Team einen detaillierten Blick in die Vergangenheit eines der artenreichsten Ökosysteme der Erde. Die Daten zeigen, wie sich die Vegetation und Feucht- sowie Trockenperioden während vergangener Klimaereignisse der letzten Eiszeit, bei denen sich die AMOC drastisch abschwächte (sogenannte Heinrich-Ereignisse), verändert haben. Insbesondere fanden die Forschenden dabei einen dramatischen Rückgang der Regenwaldvegetation im nördlichen Teil des Amazonasgebietes.
Enge Verbindung zwischen Atlantikzirkulation und Amazonas-Ökosystem
„Die Studie ist das Ergebnis einer langjährigen deutsch-brasilianischen Zusammenarbeit, die 2012 mit einer gemeinsamen Expedition mit dem Forschungsschiff MARIA S. MERIAN in das Mündungsgebiet des Amazonas begann. Unsere Daten zeigen, dass sich das Amazonas-Ökosystem in der Vergangenheit an Veränderungen der Niederschlagsmuster in Folge einer abgeschwächten Atlantikzirkulation anpassen konnte. Eine künftige Abschwächung der AMOC mit einer gleichzeitig fortschreitenden Entwaldung könnte aber die Stabilität dieses global wichtigen Systems gefährden“, sagt Dr. Stefan Mulitza vom MARUM.
Weitere Untersuchungen unter Verwendung von Klima- und Vegetationsmodellen belegen, dass sich eine AMOC-Abschwächung unter heutigen Bedingungen ähnlich auf die Vegetation im Amazonasgebiet auswirken würde wie in der eiszeitlichen Vergangenheit. „Die Modelle haben uns gezeigt, dass die AMOC nicht erst vollständig zusammenbrechen muss, um sich auf den Regenwald auszuwirken. Die nördlichen Regionen des Amazonasgebietes sind schon bei mäßigen Änderungen der AMOC massiv betroffen“, erklärt Dr. Matthias Prange vom MARUM.
Das Ergebnis zeigt, wie komplex das globale System ist: „Treiber in hohen Breiten wie das Abschmelzen von Grönland können erhebliche Auswirkungen auf die Tropen haben. Solche Fernwirkungen sorgen für gravierende regionale Effekte, gerade für Menschen, die nur wenig für den Klimawandel verantwortlich sind“, ergänzt Prof. Dr. Gerrit Lohmann vom AWI.
Originalpublikation:
Thomas Akabane, Cristiano Chiessi, Marina Hirota, Ilham Bouimetarhan, Matthias Prange, Stefan Mulitza, Dailson Bertassoli Jr., Christoph Häggi, Arie Staal, Gerrit Lohmann, Niklas Boers, Anne-Laure Daniau, Rafael Oliveira, Marília Campos, Xiaoxu Shi, Paulo De Oliveira: Weaker Atlantic overturning circulation increases the vulnerability of northern Amazon forests. Nature Geoscience 2024. DOI: 10.1038/s41561-024-01578-z