Das Golfstromsystem zählt zu den stärksten Strömungssystemen in den Ozeanen: Vor Florida etwa ist es mit 32 Millionen Kubikmetern Wasser pro Sekunde unterwegs, etwa 30 Mal so viel, wie alle Flüsse der Erde zusammen transportieren.

Angetrieben von Winden, der Erdrotation und Unterschieden in der Wasserdichte strömt das warme Wasser durch den Atlantik und Richtung Arktis. Über dem Strom erwärmen sich Luftmassen, die auf dem europäischen Kontinent für milderes Klima sorgen als an anderen Orten auf den gleichen Breitengraden.
Die Klima-Physikerin Levke Caesar vom Potsdamer Institut für Klimafolgenforschung erforscht das Golfstromsystem. Sie ist derzeit auf Forschungsreise vor der irischen Küste und notiert: "Im Vergleich zu den letzten 1600 Jahren befindet sich das Golfstromsystem seit etwa 1950 in einem Rekordtief. Das heißt, es ist so schwach wie nie zuvor."

Erst seit 2004 kann die Stärke des Golfstromsystems unmittelbar gemessen werden, über Tausende Treibbojen entlang seines Weges. Um zu ermitteln, wie es Jahrzehnte oder Jahrhunderte zuvor aussah, müssen Stellvertreterdaten herangezogen werden. Das sind zum Beispiel die seit etwa 1870 aufgezeichneten Wassertemperaturen, vor allem aber der Meeresboden, in dessen Sedimenten die klimatische Vergangenheit Schicht für Schicht eingezeichnet ist.
"Hier kann zum Beispiel anhand der Größe der abgelagerten Sedimentkörner eine Aussage über die Geschwindigkeit der bodennahen Strömung gemacht werden, denn eine schnellere Strömung kann größere Körner mit sich tragen. Aber auch die Zusammensetzung der abgelagerten Kalkschalen von Korallen wurden untersucht."

Die Strömung ist heute so schwach wie nie, doch sie verhält sich dabei nicht linear.
"In den letzten Jahrzehnten gab es durchaus auch Zeiträume, in denen das Golfstromsystem wieder an Stärke zugenommen hat. Das sehen wir an den Daten zum Beispiel seit Mitte der 1980er-Jahre. Wobei es dann ab Anfang der 2000er wieder deutlich abgenommen hat, was wir auch in den direkten Messdaten des Golfstromsystems seit 2004 sehen. In den letzten Jahren hat sich das Golfstromsystem auf einem relativ niedrigen Niveau gehalten."

Und der Grund für die Schwäche? Noch fehlen Belege, aber vieles spricht für den Menschen als Verursacher.

"Der langfristige Trend ist ziemlich sicher zum Teil auf den menschengemachten Klimawandel zurückzuführen. Darauf deutet einerseits seine Einzigartigkeit in den letzten 1600 Jahren hin, sowie der Fakt, dass wir wissen, dass es infolge der globalen Erwärmung zu vermehrten Süßwasser-Einträgen in den Nordatlantik kommt. Und diese schwächen das Golfstromsystem."

Das Golfstromsystem funktioniert als Kreislauf – und der Rückweg Richtung Äquator derzeit noch so wie seit Tausenden von Jahren: Das Wasser, in der Arktis angekommen, hat viel von seiner Wärme verloren und ist durch Verdunstung salziger geworden. Deshalb sinkt es, nun schwerer, in die Tiefe, von wo es wieder Richtung Südatlantik strömt. Die großen Mengen an Süßwasser aber, die in der Arktis durch das geschmolzene Eis entstehen, sinken nicht hinab und verlangsamen dadurch den Prozess des Strömungskreislaufs.
"Ein großes Problem dabei ist, dass das Golfstromsystem ein sogenanntes Kippelement im Klimasystem ist. Das heißt, wenn es sich zu sehr abschwächt, sorgen sogenannte Rückkopplungseffekte im System dafür, dass es sich immer weiter abschwächt, bis es mehr oder weniger ganz zum Erliegen kommt. Das passiert sicher nicht von heute auf morgen, ist aber, sobald dieser Kipppunkt überschritten ist, nicht mehr aufhaltbar. Selbst wenn wir im Nachhinein die globale Erwärmung in den Griff bekommen."

Es existieren neben dem Golfstromsystem noch weitere Kippelemente im Erdklimasystem, von denen man annimmt, dass sie ab einem gewissen Punkt der Erderwärmung irreversibel und unumkehrbar zerstört sind. Dazu zählt auch das Grönländische Eisschild: Solange das Eis dort vorhanden ist, reflektiert es die Sonnenstrahlen und schickt sie zurück ins All. Der zunehmende Anteil der nicht von Eis bedeckten Flächen dagegen nimmt Strahlen und Wärme auf, was zum Abtauen und zu weiteren eisfreien Flächen führt.

Durch den Rückgang des Eises wird zudem die Luft weniger gekühlt, wodurch sich die durchschnittliche Temperatur weiter erhöht. Zwei sich selbst verstärkende Effekte, sogenannte Rückkopplungsmechanismen. Einige Wissenschaftler gehen davon aus, dass der Kipppunkt in der Arktis bereits überschritten, der Prozess also nicht mehr aufzuhalten ist.

Auch für das Kippelement Golfstromsystem existiert ein Kipppunkt – ein Moment, an dem seine lineare Abschwächung nicht mehr aufzuhalten ist. Doch wo der liegt – oder wie nahe wir bereits dran sind – das ist nicht bekannt. Das zu erwartende Arktis-Schmelzwasser etwa muss den Strom nicht unbedingt zum Erliegen bringen, erklärt der Ozeanograf Johann Jungclaus vom Max-Planck-Institut für Meteorologie Hamburg. Denn der Klimawandel kann an anderer Stelle auch entgegengesetzte Rückkopplungseffekte verursachen:

"Im Golf von Mexiko, da wo das Wasser eigentlich herkommt, das nach Norden transportiert wird, gibt es mehr Verdunstung. Das Wasser wird salziger. Und dieses wird dann, vielleicht mit weniger Geschwindigkeit, aber dennoch nach Norden transportiert, und das kann diese Abschwächung der Zirkulation wieder aufhalten. Und von dieser Sorte gibt es nicht nur einen, sondern mehrere Rückkopplungsmechanismen, die das Ganze relativ kompliziert machen."
Sicher scheint, das sagen alle Studien voraus, dass der Strom zukünftig noch schwächer wird.
"Man hat so im Mittel etwa 30 bis 35 Prozent Abschwächung bis 2100 gefunden. Es gibt aber auch Modelle, wo es einen viel stärkeren Zusammenbruch gab, einige wenige. Das heißt, wir bewegen uns da immer noch in einem Bereich von ziemlicher Unsicherheit."
Sollte der unbekannte Kipppunkt doch erreicht werden und die Golfstromzirkulation versiegen, sind die Folgen kaum abzuschätzen: Der Wasserspiegel würde steigen, besonders stark in Nordamerika, und die marinen Ökosysteme unter dem wohl geringer werdenden Sauerstoffgehalt leiden. In Europa werden schwere Stürme erwartet – sogar von einer neuen Eiszeit war schon die Rede. Aber: Auch hier könnte der Klimawandel gegenteilige Effekte bringen.

"Dort sagen eigentlich alle Studien: Selbst wenn es zu einer Verringerung dieser Zirkulation kommt, dass die globale Erwärmung gewinnt. Das heißt, auch die Arktis, auch Nordwesteuropa wird wärmer."
Wo der Kipppunkt beim Golfstromsystem liegt, ist derzeit nicht vorherzusagen. Sicher aber ist, wenn er erreicht wird, hätte das fatale und unumkehrbare Folgen. Und: Es würde die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass auch andere Kippelemente fallen, etwa die Permafrostböden mit ihren Billionen Tonnen gespeichertem CO2.
"Der gefährlichste Tipping-Point, den es überhaupt gibt, sind wahrscheinlich die westantarktischen Eisschilde. Da können über einen Zeitraum, vielleicht auch von Hunderten von Jahren, soviel Eismassen in den Ozean gelangen, dass wir tatsächlich von mehreren Metern Meeresspiegelanstieg sprechen müssen.