Ozeanzirkulation und Klimadynamik

Ozeanzirkulation der Vergangenheit

Kreidezeitliche Mergel aus dem Pueblo State Park, Colorado, USA. Das Alter der Schichten beträgt 94,5 bis 95,5 Millionen Jahre (Foto: Sascha Flögel)

Die globale thermohaline Ozeanzirkulation ist verantwortlich für die Verteilung von Wärme und Sauerstoff zwischen der Meeresoberfläche, der Atmosphäre und dem tiefen Ozean. Die Meeresströmungen sind zudem verantwortlich für die Verteilung der Nährstoffe und sind damit auch maßgeblich bei der Steuerung der biogeochemischen Kreisläufe beteiligt. Eine genaue Kenntnis der Zirkulation der Vergangenheit ist daher eine Grundvoraussetzung zum Verständnis des gesamten Systems Ozean-Atmosphäre-Klima. Änderungen der Ozeanzirkulation und der Wassermassenmischung in der geologischen Vergangenheit sind über Proxies in den Meeressedimenten und den Kalkskeletten mariner Organismen überliefert. Die Archive zeigen, dass diese Änderungen, das Klima und die Lebensbedingungen an Land schon seit Millionen von Jahren geprägt haben. Über lange Zeiträume hinweg war das Klima der Erde deutlich wärmer als heute, Meereströmungen nahmen durch unterschiedliche Kontinentkonfigurationen einen anderen Verlauf, und das Tiefwasser der Ozeane hatte andere Ursprungsgebiete als heute. Vor etwa 50 Millionen Jahren begann eine globale Abkühlung, die während des Quartärs in ausgeprägte Wechsel zwischen Warmzeiten und Glazialzeiten mündete und die ebenfalls von großen Änderungen der Zirkulation begleitet waren. Obwohl die Vergangenheit kein direktes Analog für den zukunftsnahen Klimawandel darstellt, tragen Zeitreihen, die weit in die Vergangenheit zurückreichen, zum Verständnis der natürlichen Variabilität in den Ozeanen entscheidend bei.   

Sedimentkern mit tonigem Kalkschlamm aus der Florida-Strasse, Bahamas. Der Kern geht bis 80.000 Jahre vor heute zurück (Foto: Joachim Schönfeld)

Instrumentelle Messreihen reichen nur etwa hundert Jahre zurück und beschreiben kurzfristige, saisonale bis dekadische Schwankungen, die bereits von der jüngsten menschgemachten Erderwärmung beeinflusst sind. Aus diesem Grund untersuchen wir ältere paläozeanographische Zeitserien mit einer zeitlichen Auflösung von tausenden von Jahren bis wenigen Monaten und die damit im Zusammenhang stehenden Klimaszenarien mit unterschiedlicher zeitlicher Auflösung, um das gesamte Spektrum der natürlichen Zusammenhänge zu erfassen. 

 

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OPOKA - Oberflächen- und Zwischenwasser-Hydrographie, Plankton- und Benthos-Biota in der Karibik – klimatische, bio- und geogene Kopplungen
ECHO - Intermediate water mass history at a cold-water coral habitat in the North Atlantic
Die Schliessung des zentralamerikanischen Seeweges
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