Verändert das Erdmagnetfeld den Wärmetransport im Meer

- Pressemitteilung Beeinflußt das Erdmagnetfeld den Wärmetransport im Meer?
Es könnte sich vielleicht bald herausstellen, daß noch ein weiterer Faktor mittel- und langfristig unser
Klima mit beeinflußt, der bisher nur wenig Beachtung fand: Das magnetische Feld unseres Planeten
und seine großräumigen Veränderungen im Laufe der Zeit. Magnetfelder können überall dort mittels
der sog. Lorentz-Kraft einwirken, wo freie und bewegliche elektrische Ladungen vorhanden sind, also
auch in ionischen wässrigen Lösungen, deren stärkster Vertreter in der freien Natur das Salzwasser der
Meere mit einem durchschnittlichen Gehalt an Salzen von 3.5% ist. Die Lorentz-Kraft bewirkt in erster
Linie eine Verlangsamung der Wärmekonvektion in der Salzlösung, gemäß den Gesetzen der
Magnetohydrdynamik. Das Ausmaß der Umverteilung von Wärme in der Lösung ist außer von der
Stärke und Einwirkungszeit des Magnetfeldes noch von der elektrischer Leitfähigkeit, Temperatur und
Viskosität abhängig. In sehr großen, zusammenhängenden Volumen, wie sie in den Meeren gegeben
sind, ist der Effekt proportional dem Produkt aus dem Quadrat der Magnetfeldstärke und ihrer
Einwirkungszeit. Der Münchner Biophysiker Alexander Pazur, forscht seit fast 25 Jahren an der
Ludwig Maximilians Universität in München an Effekten schwacher Magnetfelder in biologischem
Material und in wässrigen Lösungen: Eine Schlüsselrolle bei all diesen Effekten hat das Wasser selbst.
Aufgrund seiner elektrochemischen Eigenschaften neigt es dazu, geordnete Cluster mit bis zu
mehreren Millionen Molekülen zu bilden, welche dann immer noch eine Ausdehnung von nur etwa
einem zehntausendstel Millimeter besitzen. Je nach Umgebungsbedingungen können bis zu 40% eines
Wasservolumens, in Gewässern gleichsam wie in biologischen Zellen, in dieser Weise organisiert sein.
Diese Molekülcluster bestimmen die Bremswirkung von Magnetfeldern auf die Beweglichkeit der
Wassermoleküle dadurch mit, daß sie eine dafür günstige Verteilung der geladenen Teilchen in der
Lösung erzeugen.
Pazur untersuchte jetzt die Änderung des Wärmetransports in Meerwasser und Kochsalzlöungen im
Labormaßstab und Zeitraffertempo, indem er ein entsprechend starkes Magnetfeld verwendete, und die
Ergebnisse in der Zeitschrift „Geophysical & Astrophysical Fluid Dynamics“ veröffentlichte. Er
simulierte den Anteil des Effekts, der sich durch Veränderung des Erdmagnetfeldes in den letzten 150
Jahren in den Ozeanen in entgegengesetzter Richtung, also für ein sich abschwächendes Magnetfeld,
ergeben haben könnte. Seit dieser Zeit schwächt sich nämlich das Erdmagnetfeld im Weltmittel
signifikant stärker ab, als in den vorrausgegangenen Jahrhunderten. Der Verlauf der Abnahme ist in
guter Näherung gegenläufig zum globalen Temperaturanstieg im gleichen Zeitraum, wie der
Wissenschaftler schon in einer früheren Arbeit zeigen konnte. Als Konsequenz sollte der konvektive
Wärmetransport seitdem immer weniger „magnetisch gebremst“ worden sein und in Regionen wie
dem Nordatlantik, wo sich das Erdmagnetfeld besonders stark abschwächte, entsprechend mehr
Wärme von der Oberfläche in tiefere Schichten transportiert worden sein, was auch zutrifft.
Rechnerisch würde das durch diesen Effekt aufgenommene Surplus an Wärme zu einer
Temperaturerhöhung des Wasserkörpers um derzeitig 0.2-0.3 °C pro Jahrhundert führen. Könnte man
rein hypothetisch das Erdmagnetfeld abschalten, so sollten sich die Ozeane innerhalb einiger
Jahrzehnte danach um mehrere Grad erwärmen. Um den tatsächlich möglichen Einfluß eines solchen
magnetohydrodynamischen Effektes in den Meeren auf die Globaltemperatur, sowie ihre regionale
Verteilung zu ermitteln, müßten diese jetzt in einem der etablierten Klimarechenmodelle
aufgenommen und getestet werden.
Originalveröffentlichung:
Pazur, Alexander K. H., Reduced heat transfer in saltwater by a magnetic field: do oceans have a
"geomagnetic brake". Geophysical & Astrophysical Fluid Dynamics 108 (5), p. 536-552, 2014.
DOI: 10.1080/03091929.2014.934503
Abbildung 1: Berechnete mögliche Änderung des Wärmegehalts in der oberen 500 m Wasserschicht
der Ozeane von 1960 bis 2007 durch den magnetohydrodynamischen Einfluß des Erdmagnetfeldes.
Rote Bereiche zeigen Erwärmung, grüne Abkühlung, gelbe keine Änderung, intensivere Färbung
bedeutet einen stärkeren Effekt. Für die weißen Flächen fehlten benötigte Daten.