Norwegischer Atlantikstrom

Der Norwegische Atlantikstrom (englisch Norwegian Atlantic Current, NwAC) ist die nordöstliche Verlängerung des Nordatlantikstroms und transportiert warmes, salzhaltiges Wasser atlantischen Ursprungs vom Nordatlantik durch das Europäische Nordmeer in Richtung Arktischer Ozean. Als das nördlichste Glied des Golfstromsystems spielt er eine zentrale Rolle für das Klima Nordeuropas und der eurasischen Arktis. Der Wärmetransport des Stroms ist hauptverantwortlich dafür, dass die Küstenregionen Norwegens trotz ihrer hohen geographischen Breite ein gemäßigtes Klima aufweisen und ganzjährig eisfrei bleiben.

Der Norwegische Atlantikstrom entsteht nach der Überquerung des Grönland-Schottland-Rückens durch den Nordatlantikstrom. Der Strom setzt sich durch das Europäische Nordmeer als ein System von zwei Zweigen fort:^[1][2] Der östliche Zweig bildet eine quasi-barotrope Hangströmung – die Norwegische Atlantische Hangströmung (Norwegian Atlantic Slope Current, NwASC) – entlang des norwegischen Schelfrandes in Richtung Framstraße, deren Kern über der 500-Meter-Isobathe liegt. Der westliche Zweig, der entlang der Front zwischen warmem Atlantikwasser und kaltem Polarwasser fließt – die Norwegische Atlantische Frontströmung (Norwegian Atlantic Front Current, NwAFC) –, stellt weiter im offenen Meer eine barokline Strömung dar, die als Fortsetzung des Island-Färöer-Frontstroms durch das Europäische Nordmeer zur Framstraße zieht.^[3] Zwischen beiden Zweigen findet ein ausgedehnter Wasseraustausch statt, sodass auch das Gebiet zwischen den Zweigen mit warmem, salzhaltigem Atlantikwasser gefüllt ist.

Entlang der norwegischen Küste fließt der Norwegische Atlantikstrom nordostwärts, bevor sich das System beim Erreichen der Bäreninselrinne (zwischen Norwegen und der Bäreninsel) erneut in zwei Hauptäste aufteilt, die für die weitere Verteilung der atlantischen Wärme entscheidend sind: Ein Zweig, der Barentsseezweig (Barents Sea branch water: BSBW), setzt sich nach Osten in die Barentssee fort; während dieses flachen Transits über den Schelf kühlt das Wasser stark ab, gibt Wärme an die Atmosphäre ab und wird durch Niederschlag und Eisschmelze oberflächlich frischer. Dieses transformierte Wasser gelangt später über die St. Anna-Rinne in den Arktischen Ozean. Der verbleibende Teil, der Framstraßenzweig (Fram Strait Branch Water: FSBW), fließt zur Framstraße zwischen Spitzbergen und Grönland weiter.^[2] Dieser Ast transportiert das verbleibende warme Atlantikwasser (AW) direkt durch die Framstraße in das Nansen-Becken des Arktischen Ozeans. Beim Passieren der norwegischen Küste kühlt sich das Wasser von ursprünglich 8–10 °C zwischen Schottland und Island auf unter 5 °C in der Framstraße ab, wobei es erhebliche Wärmemengen an die Atmosphäre abgibt.^[4][5]

Der Norwegische Atlantikstrom zeichnet sich durch warme Temperaturen und hohen Salzgehalt aus. An der Svinøy-Section (etwa 62–64° N) beträgt die mittlere Temperatur des Atlantikwassers im Winter etwa 3,5 °C (Bereich 2–5 °C), während sie im Sommer durch die Erwärmung der Zuflüsse (Ostsee, norwegische Fjorde und Flüsse) ansteigt.^[6] Der Salzgehalt des Atlantikwassers liegt typischerweise zwischen 35,0 und 35,3 g/kg, wobei küstennahes Wasser durch Einmischung des salzärmeren Norwegischen Küstenstroms leicht niedrigere Salzgehalte (34,3–34,5) aufweist.

Charakteristisch sind zwei Kerne mit erhöhtem Salzgehalt (> 35,25) in etwa 100 Meter Tiefe, die im Sommer deutlich ausgeprägt sind, im Frühjahr und Winter jedoch weniger distinkt erscheinen.^[6] Die vertikale Struktur zeigt typischerweise eine etwa 200 Meter mächtige warme Oberflächenschicht, die jahreszeitlichen Schwankungen unterworfen ist. Während saisonale und kurzfristige Variabilität die größten Amplituden in den Wassermassen oberhalb von 200 Metern Tiefe aufweist, zeigt die zwischenjährliche Temperaturvariabilität die größten Amplituden in Bodennähe, wo sie in 400 Meter Tiefe etwa 1 °C beträgt und die Größenordnung des saisonalen Zyklus übersteigt.^[7]

Der Volumtransport des Norwegischen Atlantikstroms wurde an mehreren Schlüsselpositionen kontinuierlich gemessen. An der Svinøy-Section betragen die mittleren Volumentransporte von Atlantikwasser 4,5 Sverdrup (Sv; 1 Sv = 10⁶ m³/s) im Frühjahr, 5,0 Sv im Sommer und 5,6 Sv im Winter.^[6] Neuere Schätzungen, die auf umfassenderen Daten basieren, deuten auf höhere Werte hin. Der östliche Zweig des Norwegischen Atlantikstroms erscheint als schmale, topographisch gebundene Strömung, die etwa 4 Sv nordwärts am oberen Kontinentalhang transportiert.^[8]

Der Färöerstrom, der nördlich um die Färöer verläuft und seit 1997 überwacht wird, zeigt einen geschätzten durchschnittlichen Volumentransport von Wasser mit Temperaturen über 5 °C von 3,8 Sv für den Zeitraum 1997–2001.^[9] Direkte Messungen im Färöer-Shetland-Kanal ergaben einen mittleren Transport von etwa 7,5 Sv. Insgesamt tragen zwei Hauptzweige der Zuflüsse ins Europäische Nordmeer einen mittleren Transport von etwa 7,5 Sv.^[10]

Der Wärmetransport ist von besonderer klimatischer Bedeutung. An der Barentssee-Öffnung, wo ein Teil des Norwegischen Atlantikstroms in die Barentssee eintritt, wurde für den Hang-Zweig allein ein Wärmefluss von 34 Terawatt (TW) relativ zur Referenztemperatur von 0 °C gemessen.^[11] Der mit dem Norwegischen Atlantikstrom verbundene Süßwassertransport beträgt etwa 26 Millionen m³/s (mSv) relativ zu einer Referenzsalinität von 34,8. Die warme und salzhaltige Strömung an der Oberfläche wird durch den südwärts gerichteten Tiefenwasserstrom im Europäischen Nordmeer kompensiert.

Der Norwegische Atlantikstrom wird sowohl durch Wind als auch durch Dichtegradienten angetrieben. Südwestliche Winde „häufen“ Wasser entlang der norwegischen Küste an und erzeugen Höhenunterschiede und damit Druckgradienten.^[12] Die Salzgehaltsverteilung erzeugt zusätzlich Dichtegradienten, die die Strömung antreiben. Analysen mit täglicher Auflösung zeigen, dass sich die höchsten (niedrigsten) Extremwerte im Transport über zwei Tage entwickeln, wenn ein zyklonales (antizyklonales) atmosphärisches Drucksystem von Südwesten herannaht. Der tatsächliche Höhepunkt wird erreicht, wenn das Drucksystem den Messort passiert, worauf der Transport in den nächsten zwei Tagen wieder zurückgeht.^[13]

Die Variabilität des Norwegischen Atlantikstroms steht in engem Zusammenhang mit großskaligen atmosphärischen Zirkulationsmustern, insbesondere der Nordatlantischen Oszillation (NAO). Während positiver NAO-Phasen ist der Transport warmen subtropischen Atlantikwassers in den Norwegischen Atlantikstrom verstärkt.^[14] Der NAO-Winterindex korreliert stark mit der lateralen Ausdehnung des Norwegischen Atlantikstroms. Zeitreihen zeigen, dass sich die Eigenschaften des einströmenden Wassers auf verschiedenen Zeitskalen ändern, von saisonal bis dekadisch.

Seit Mitte der 1960er Jahre wurde eine langfristige Abkühlung und Aussüßung der oberen Schichten in der westlichen Norwegischen See beobachtet, hauptsächlich aufgrund verstärkter Süßwasserzufuhr durch den Ostisländischen Strom.^[14] In einigen Zeitreihen waren Temperatur und Salzgehalt 1996 niedriger als während der Großen Salzgehaltsanomalie in den 1970er Jahren. Die 1990er Jahre zeigten jedoch wieder eine Erwärmung, wobei anomal warmes Atlantikwasser in die Nordischen Meere eintrat und Veränderungen bis in den Arktischen Ozean hinein verursachte.^[7]

Der Norwegische Atlantikstrom hat fundamentale Bedeutung für das globale Klima. Er ist Teil der atlantischen meridionalen Umwälzzirkulation (AMOC) und transportiert erhebliche Wärmemengen in hohe Breiten. Die an die Atmosphäre abgegebene Wärme ist hauptverantwortlich für das milde Klima Norwegens und Nordeuropas. Extreme Wärmemengen werden besonders im Lofotenbecken in die Atmosphäre abgestrahlt.^[15]

Neuere Forschungen haben gezeigt, dass die chaotische, turbulente Natur der Strömung – nicht ein gleichmäßiger Fluss – für die Erwärmung Norwegens entscheidend ist. Würden die Wasser des Norwegischen Atlantikstroms gleichmäßig nordwärts entlang der Küste fließen, würde die Strömung mit fast einem Meter pro Sekunde an Norwegen vorbeirauschen und weit weniger Wärme liefern.^[15] Stattdessen bewegen sich die Wasserpakete chaotisch in und aus dem Norwegischen Atlantikstrom heraus – schnell, aber in alle Richtungen, während sie langsam, aber stetig nordwärts vordringen.

Paläozeanographische Untersuchungen zeigen, dass der Norwegische Atlantikstrom durch viele Eiszeiten des Pleistozäns hindurch existiert hat. Analysen von über 17.500 Eisbergschrammen auf 33 regionalen Paläo-Meeresböden belegen, dass die Lage der Oberflächenströmungen in der Norwegischen See über die letzten 2,58 Millionen Jahre hinweg im Wesentlichen der heutigen ähnlich war^[16] Dies unterstreicht die langfristige Stabilität und klimatische Bedeutung dieses Strömungssystems.

Veränderungen im Norwegischen Atlantikstrom haben weitreichende ökologische Konsequenzen. Die Temperatur des Atlantikwassers im Westspitzbergenstrom, der eine Fortsetzung des Norwegischen Atlantikstroms darstellt, ist der dominierende Faktor für die Lufttemperatur über Spitzbergen und erklärt 92 Prozent der Variabilität der jährlichen mittleren Lufttemperaturen.^[17] Zudem beeinflussen Temperatur- und Salzgehaltsanomalien entlang des Norwegischen Atlantikstroms die Fischbestände und deren Wanderungsmuster, wie am Beispiel des Norwegischen Frühjahrslaichers, des Atlantischen Herings (Clupea harengus), gezeigt wurde.

• Globales Förderband

1. ↑ Bert Rudels (2009): Arctic Ocean Circulation. In: Encyclopedia of Ocean Sciences (Second Edition), Elsevier. Bd. 1, S. 211–225.
2. ↑ ^{a b} Kjell Arild Orvik, Øystein Skagseth (2003): The impact of the wind stress curl in the North Atlantic on the Atlantic inflow to the Norwegian Sea toward the Arctic. In: Geophysical Research Letters, Band 30, Ausgabe 17. DOI:10.1029/2003GL017932.
3. ↑ Kjell Arild Orvik, Peter Niiler (2002): Major pathways of Atlantic water in the northern North Atlantic and Nordic Seas toward Arctic. In: Geophysical Research Letters, Band 29, Ausgabe 19. DOI:10.1029/2002GL015002.
4. ↑ Alexander Osadchiev, Kirill Viting, Dmitry Frey, Darya Demeshko, Alina Dzhamalova, Alina Nurlibaeva, Alexandra Gordey, Victor Krechik, Eduard Spivak, Igor Semiletov, Natalia Stepanova (2022): Structure and Circulation of Atlantic Water Masses in the St. Anna Trough in the Kara Sea. Frontiers in Marine Science, Band 9, 915674. DOI:10.3389/fmars.2022.915674.
5. ↑ Igor A. Dmitrenko, Bert Rudels, Sergey A. Kirillov, Yevgeny O. Aksenov, Vidar S. Lien, Vladimir V. Ivanov, Ursula Schauer, Igor V. Polyakov, Andrew Coward, David G. Barber (2015): Atlantic Water Flow Into the Arctic Ocean Through the St. Anna Trough in the Northern Kara Sea. Journal of Geophysical Research: Oceans, Band 120, Ausgabe 7, S. 5158–5178. DOI:10.1002/2015JC010804.
6. ↑ ^{a b c} Kjell Arild Orvik, Øystein Skagseth (2005): Heat flux variations in the eastern Norwegian Atlantic Current toward the Arctic from moored instruments, 1995–2005. In: Geophysical Research Letters, Band 32, Ausgabe 14, L14610. DOI:10.1029/2005GL023487.
7. ↑ ^{a b} Tore Furevik (2001): Annual and interannual variability of Atlantic Water temperatures in the Norwegian and Barents Seas: 1980–1996. In: Deep-Sea Research I, Band 48, Ausgabe 2, S. 383–404. DOI:10.1016/S0967-0637(00)00050-9.
8. ↑ Kjell Arild Orvik, Øystein Skagseth, Martin Mork (2001): Atlantic inflow to the Nordic Seas: current structure and volume fluxes from moored current meters, VM-ADCP and SeaSoar-CTD observations, 1995–1999. In: Deep-Sea Research I, Band 48, Ausgabe 4, S. 937–957. DOI:10.1016/S0967-0637(00)00038-8.
9. ↑ Bogi Hansen, William R. Turrell, Svein Østerhus (2003): Decreasing overflow from the Nordic seas into the Atlantic Ocean through the Faroe Bank Channel since 1950. In: Nature, Band 411, S. 927–930. DOI:10.1038/35082034.
10. ↑ Svein Østerhus, William R. Turrell, Steingrímur Jónsson, Bogi Hansen (2005): Measured volume, heat, and salt fluxes from the Atlantic to the Arctic Mediterranean. In: Geophysical Research Letters, Band 32, Ausgabe 7, L07603. DOI:10.1029/2004GL022188.
11. ↑ Øystein Skagseth, Kenneth F. Drinkwater, Emanuele Terrile (2011): Wind- and buoyancy-induced transport of the Norwegian Coastal Current in the Barents Sea. In: Journal of Geophysical Research, Band 116, Ausgabe C8, C08007. DOI:10.1029/2011JC006996.
12. ↑ Øystein Skagseth, Kjell Arild Orvik (2002): Identifying fluctuations in the Norwegian Atlantic Slope Current by means of empirical orthogonal functions. In: Continental Shelf Research, Band 22, Ausgabe 4, S. 547–563. DOI:10.1016/S0278-4343(01)00086-3.
13. ↑ Nicola Jane Brown, Cecilie Mauritzen, Camille Li, Erica Madonna, Pål Erik Isachsen, J. H. LaCasce (2023): Rapid Response of the Norwegian Atlantic Slope Current to Wind Forcing. In: Journal of Physical Oceanography, Band 53, Ausgabe 2, S. 465–484. DOI:10.1175/JPO-D-22-0014.1.
14. ↑ ^{a b} J. Blindheim, V. Borovkov, B. Hansen, S.-Aa. Malmberg, W.R. Turrell, S. Østerhus (2000): Upper layer cooling and freshening in the Norwegian Sea in relation to atmospheric forcing. In: Deep-Sea Research I, Band 47, Ausgabe 4, S. 655–680. DOI:10.1016/S0967-0637(99)00070-9.
15. ↑ ^{a b} T. Rossby, M. D. Prater, H. Søiland (2009): Pathways of inflow and dispersion of warm waters in the Nordic seas. In: Journal of Geophysical Research, Band 114, Ausgabe 4, C04011. DOI:10.1029/2008JC005073.
16. ↑ A. M. W. Newton, M. Huuse, M., S. H. Brocklehurst (2018): A Persistent Norwegian Atlantic Current Through the Pleistocene Glacials. In: Geophysical Research Letters, Band 45, Ausgabe 11, S. 5599–5607. DOI:10.1029/2018GL077819.
17. ↑ Waldemar Walczowski, Jan Piechura (2011): Influence of the West Spitsbergen Current on the local climate. In: International Journal of Climatology, Band 31, Ausgabe 7, S. 1088–1093. DOI:10.1002/joc.2338.