BMBF RACE 1.1: Rolle des tropischen Atlantiks für Klimaschwankungen im atlantischen Raum

Eine besondere Rolle als Schlüsselregion für Klimaschwankungen im atlantischen Raum spielt der tropische atlantische Ozean. Um diese Rolle besser zu verstehen, sollen Zirkulationsschwankungen im tropischen Atlantik, deren Zusammenhang mit ozeanischer Variabilität im Nord- und Südatlantik und deren Auswirkungen auf das Klima im atlantischen Raum untersucht werden. Kern der Untersuchungen dieses Teilprojektes ist die Randstromzirkulation vor Südamerika bei 11°S (siehe Abb.1).
Modellstudien zeigen, dass der Nordbrasilunterstrom (NBUC) besonders sensitiv auf Schwankungen der meridionalen Umwälzzelle des Atlantiks (AMOC) und der subtropischen Zelle (STC) reagiert. Das hier vorgeschlagene Verankerungsarray mit direkten Strömungsmessungen im NBUC stellt damit ein wichtiges Bindeglied im Verbundvorhaben dar. Mit ihm kann die Signalausbreitung von Schwankungen der AMOC, die in den Tiefenwasserbildungsgebieten des Nordatlantiks oder in der Agulhas Region aufgeprägt werden, verfolgt werden. Der Vergleich mit Zeitreihen, die in den Jahren 2000-2004 (Abb. 2) mit einem ähnlichen Verankerungsarray an derselben Position gewonnen wurden, ermöglicht es nicht nur zwischenjährliche sondern auch dekadische Transport- und Wassermassenschwankungen zu analysieren. Starke multidekadische Schwankungen mit einer Verdopplung des NBUC Transports wurden zwar kürzlich aus historischen hydrographischen Daten abgeleitet (Zhang et al. 2011), konnten allerdings noch nicht mit direkten Strömungsmessungen nachgewiesen werden. 
Durch eine gemeinsame Analyse von der hier zu gewinnenden NBUC Transportzeitreihe und der Transportzeitreihe des Äquatorialen Unterstroms (EUC), kann außerdem der Zusammenhang zwischen  Schwankungen der westlichen Randstromzirkulation und klimarelevanten Oberflächentemperaturschwankungen im äquatorialen Ostatlantik analysiert werden. Diese Temperaturschwankungen haben einen wesentlichen Einfluss auf die Niederschlagsvariabilität im atlantischen Raum und sind insbesondere mit der Stärke und dem Einsatz des westafrikanischen Monsuns und damit mit Dürreperioden und Epidemien in Westafrika verbunden. Die große sozioökonomische Bedeutung erfordert ein besseres Verständnis der Rolle des tropischen Ozeans für länger-periodische Klimaschwankungen, mit dem Ziel Risiken und Gefahren einzuschätzen, Modelle zu überprüfen und letztlich deren Klimavorhersagen zu verbessern.

    Um dem Hauptziel des Vorhabens ein besseres Verständnis für der die Rolle des tropischen Atlantiks für Klimaschwankungen im atlantischen Raum näher zu kommen, sollen mithilfe des Verankerungsarrays folgende Punkte untersucht werden:

  • Der nordwärtige Transport von Zentral-und Zwischenwasser um NBUC als Teil der AMOC und STC
      
  • Transportschwankungen der Zirkulation auf intrasaisonalen bis dekadischen Zeitskalen
      
  • Zusammenhang zwischen Transportschwankungen im westlichen Randstrom des tropischen Südatlantiks (Warm- und Kaltwasserroute) und der Variabilität des subpolaren Nordatlantiks mit Bezug auf die Signalausbreitung innerhalb der AMOC
      
  • Ausbreitung von Wassermassenanomalien innerhalb der AMOC, die z.B. durch die Variabilität der Zufuhr von salzreichen Wassermassen aus dem Indischen Ozean entstehen können
      
  • Zusammenhang zwischen NBUC Schwankungen bei 11°S u nd EUC Schwankungen bei 23°W und deren Bedeutung für Wärme- und Frischwasserbilanz der oberflächennahen Schicht im tropischen Atlantik im Hinblick auf, die resultierende Ozean-Atmosphäre-Wechselwirkung, die daraus resultierende Niederschlagsvariabilität über Westafrika
Abb

 

       

Abb. 1: Zirkulation im westlichen tropischen Atlantik. Dargestellt ist ein Schema der mittleren Zirkulation sowie der Wirbelerzeugung am westlichen Rand mit Warmwasserpfaden in rot und Kaltwasserpfaden (NADW) in blau. Die schwarze und schwarz-weiße Linie markiert die Position des früheren (2000-2004) und des geplanten Messprogramms bei etwa 11°S. Markierte Strömungen s ind der Südäquatorialstrom (SEC), der Nordbrasilstrom (NBC), der äquatoriale Unterstrom (EUC), der ordäquatoriale Unterstrom (NEUC) zusammen mit dem nordäquatorialen Gegenstrom (NECC), der tiefe westliche Randstrom (DWBC) sowie alternierende zonale Strömungen am Äquator (aus Dengler et al. 2004).

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Abb. 2: Transport Zeitserie des NBUC (durchgezogene Linie) sowie die 90 Tage tiefpass-gefilterte NBUC Zeitserie (gestrichelte Line) abgeleitet aus dem Verankerungsarray von 2000-2004. Aus Schiffsschnitten bestimmte NBUC Transpore sind durch schwarze Punkte gekennzeichnet (aus Schott et al., 2005).

 

 

 

 

 

 

Team:
Prof. Dr. P. Brandt
Dr. M. Dengler
Dr. J. Fischer
Prof. <link mitarbeiter fb1 od cboening _blank external-link-new-window einen externen link in einem neuen>Dr. C. Böning
Prof. <link mitarbeiter fb1 od rgreatbatch _blank external-link-new-window einen externen link in einem neuen>Dr. R. Greatbatch
Prof. Dr. M. Visbeck
Dr. G. Krahmann
Dr. J. Karstensen
Dr. R. Hummels

 

Weitere Informationen:

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