Ozeanzirkulation und Klimadynamik

Paläoklimamodellierung

Figure 1a.: Upper panel; A mid-Cretaceous palegeography as basis for the model-ling. 1b.: Lower panel; Results from a coupled Atmospheric-Oceanic-General-Circulation-Model (AOGCM) predict a strong thermohaline circulation and intense ventilation in the Late Cretaceous under high pCO2 – contrary to previous sugges-tions of a stagnant greenhouse ocean.
Figure 2a: Upper panel; Onset of OAE1a and OAE2 in the two selected key locali-ties that allow high resolution (centennial to millennial scale) studies of the onset of Cretaceous anoxic events (from Kuhnt et al., 2000 and 2004) and database of Cre-taceous OAE2 sites with material available for the proposed reconstruction of lati-tudinal extension of enhanced OM accumulation and anoxia (Holbourn & Kuhnt, unpublished). Figure 2b: Lower panel; Modelled (red line) versus measured δ13Ccarb data.

Während der Erdgeschichte hat das Klimasystem extreme Schwankungen auf unterschiedlichen Zeitskalen erfahren. Dazu gehören solch komplexe Vorgänge wie der Übergang von globalen Warmphasen in Kaltphasen – und auch wieder zurück. Diese können z. B. mit Schwankungen im globalen Meeresspiegel einhergehen mit und damit weite Teile des Klimasystems beeinflussen. Aber auch regionale Vorgänge wie Vereisungen, Wüstenbildung, tektonische Aktivitäten oder auch lokale Veränderungen in der Bewuchsform oder im hydrologischen Kreislauf spielen eine wichtige Rolle im terrestrischen Klimasystem. 
Diese Vorgänge spielen sich auf Zeitskalen von Dekaden bis Millionen von Jahren ab und haben in den Sedimenten dieses Planeten ihren Abdruck hinterlassen. Dieser ist jedoch durch z.B. Subduktion oder Erosion nicht flächendeckend und komplett erhalten geblieben. Des Weiteren liefern geologische Untersuchungen alleine nicht immer ein schlüssiges Szenario um vorliegende Ergebnisse interpretieren zu können. Aus diesen Gründen bedürfen Untersuchungen des vergangenen Klimageschehens der Unterstützung durch numerische Klimamodelle welche die relevanten physischen und biogeochemischen Vorgänge abdecken können. Dies beinhaltet unter anderem die Modellierung der ozeanischen und atmosphärischen Zirkulation, wie auch die Untersuchung der Auswirkungen von unterschiedlichen pCO2 Gehalten in der Atmosphäre oder Nährstoffzyklen. Ein Verständnis der Rückkopplungseffekte innerhalb und zwischen den einzelnen Kompartimenten des Klimasystems ist aber eine Vorraussetzung für ein verbessertes Verständnis der Klimadynamik der Vergangenheit als auch des zukünftigen Klimawandels. 
Die Paläoklimamodellierung in der Forschungseinheit Paläozeanographie benutzt eine Vielzahl von physischen und biogeochemischen Modellen um die zu Grunde liegenden Mechanismen und Prozesse vergangener Klimate zu untersuchen und besser zu verstehen. Der Vergleich der Modellergebnisse mit geobiochemischen Datensätzen ist darüber hinaus die einzige Möglichkeit die Qualität der Modelle zu validieren. Dieser Abgleich ist zudem ein wichtiges Instrument um die Eignung der verwendeten Modelle in Hinblick auf Ihre Fähigkeit zukünftige Veränderungen im Klimasystem abzubilden zu testen. Gegenwärtig benutzen wir eine Hierarchie von Modellen, wie z. B. General Circulation Models (GCMs), Modelle intermediärer Komplexität, sowie biogeochemische Boxmodelle um langfristige Veränderungen des Erdklimas zu untersuchen. 

Forschungsthemen:  

·      Kreide (~118 Ma and ~94 Ma) Klimavariabilität und Anoxia  
SFB 754 – Untersuchungen zur Initiierung und Ausbreitung kretazischer Anoxia   

 ·      Interglazial (~15 ka) Hydrodynamik im Golf von Mexiko   
SPP Interdynamik – Variabilität des LOOP Strömungssystems – Zusammenhänge mit der atlantischen Zirkulation und dem Mississippi   

 ·      Lena River Süßwassereintrag in die Laptev See   
Veränderungen der eurasischen Schelfmeere – ozeanische Fronten und Polynyas in der Laptev See

Projekte:

Unraveling the Onset and Spread of Cretaceous Anoxia
Evolving carbon sinks in the young South Atlantic: Drivers of global climate in the early Cretaceous Greenhouse?

Kontakt

Dr. Sascha Flögel
email: sfloegel(at)geomar.de