Folgende Projekte fördern zur Zeit die Forschungsarbeit in der Abteilung Maritime Meteorologie

The Atlantic Niño, also referred to as Atlantic zonal mode or equatorial mode (EM hereafter), is the leading mode of interannual sea-surface temperature (SST) variability in the equatorial Atlantic. EM is associated with profound climatic impacts over the adjacent African and South American continents and drives near-global atmospheric teleconnections, which, for example, exert influences on European climate and Indian summer monsoon. Further, knowledge of EM’s state could enhance the prediction of major El Niño events in the tropical Pacific and its far-reaching impacts. In a recent study, I have put forward a new paradigm in which the EM is governed by interactions between the ocean and atmosphere zonal and meridional circulations. The overall goal of NOVEL is to exploit this novel framework to enhance understanding of EM’s dynamics and predictability. The specific objectives are: (1) to identify from observations, reanalysis products and climate models the processes that govern the coupling between the oceanic and atmospheric circulations, zonal and meridional, including EM’s low-frequency modulations and sensitivity to remote forcing; (2) to evaluate the representation of zonal and meridional circulation variability, atmospheric and oceanic, in models participating the Coupled Model Intercomparison Project phase 6 (CMIP6), including the role of biases and improvements relative to its predecessor CMIP5; (3) to further prediction systems through investigation of EM-forecast ensembles performed with different versions of the Kiel Climate Model (KCM), the newly developed Flexible Ocean and Climate Infrastructure (FOCI), TRIATLAS models (NorCPM, EC-Earth and MeteoFrance) and operational systems. Metrics to characterize oceanic and atmospheric circulation variability across coupled models will be derived through seasonal maximum covariance analysis. Partially coupled and pacemaker experiments will help to assessing EM’s sensitivity to remote forcing. Finally, predictions will be performed with a number of climate models (with improved representation of the equatorial Atlantic by making use of the results from EU PREFACE), and analyzed alongside the operational systems. NOVEL will offer new insights into EM’s dynamics and predictability, and guide targeted model improvement.

Zeitraum: 01.01.2021 - 31.12.2023
Zuwendungsgeber: DFG
Koordination: GEOMAR
Kontakt: Hyacinth Nnamchi

Kurzbeschreibung: Klimaprojektionen auf der Basis von Erdsystemmodellen (ESMs) zeigen, dass sich die Meeresumwelt in den nächsten 100 Jahren dramatisch ändern wird, falls die Oberflächenerwärmung der Erde in derzeitigem Tempo voranschreitet. Die erwartete Ausdehnung der tropischen Sauerstoff-Minimumzonen (OMZs), welche mit einer Veränderung der Auftriebssysteme an der östlichen Grenze (EBUSs) einhergeht, wird sowohl auf regionaler als auch auf globaler Ebene starke Auswirkungen auf die marinen Ökosysteme und das Klima haben. Die windgetriebene Ozeanzirkulation ist einer der Hauptmechanismen für die Regulation des Sauerstoffgehalts und der Primärproduktivität in den Auftriebssystemen. Wassertransport und Auftriebsfluss hängen nicht nur von der zeitlich gemittelten Windintensität ab, sondern auch von der Größenordnung der hochfrequenten atmosphärischen synoptischen Variabilität (ASV), insbesondere von Extremereignissen wie tropischen Zyklonen, Stürmen und Konvektionsereignissen. Obwohl beide Einflussgrößen mit dem Klimawandels von Änderungen betroffen sind, wurde spezifische Effekte auf die ASV und deren Auswirkung bislang nicht untersucht. Das Projekt SyVarBio fokussiert sich auf folgende Ziele: i) Das Verständnis des relativen Einflusses von Veränderungen in der ASV und den zeitlich gemittelten Winden auf marine biochemische Zyklen und OMZs. Dies wird durch Modellexperimente zur Sensitivität auf Basis des aktuellen gekoppelten Atmosphären-Ozean-Biogeochemie-Modellsystems untersucht. Die Largescale- und Mesoscale-Experimente werden mit dem "Nucleus for European Modeling of the Ocean" (NEMO) framework ausgeführt und nutzen bestehende durch das Kiel Climate Model System simulierte Felder. Dabei wird ein regionaler Fokus auf den Costa Rica "Thermal Dome" im Östlichen Tropischen Nordpazifik gelegt, einem Biodiversitätshotspot nahe der intertropischen Konvergenzzone und der ausgedehntesten OMZ der Welt.ii) Es wird beurteilt, inwiefern die ASV in verschieden ESMs realistisch repräsentiert ist und in welchem Ausmaß zukünftige Änderungen im Sauerstoffgehalt und der Primärproduktivität mit Änderungen der ASV einhergehen. Ein Subset von Simulationen im Kontext des "Coupled Model Intercomparison Project phase 6" (CMIP6) wird mit statistisch und mithilfe von maschinellen Lernverfahren analysiert. Durch die Kombination der beiden Ansätze, einer mechanistischen Analyse verbunden mit einer vergleichenden Studie bestehender Modelledaten, schließt des Projekt SyVarBio eine bestehende Wissenslücke über die Bedeutung der ASV für die Modulation der tropischen und subtropischen Zirkulation im Pazifischen Ozean und der biogeochemischen Kreisläufe unter dem aktuellen und zukünftigen Klima.

Zeitraum: 01.01.2020 - 31.12.2023
Zuwendungsgeber: DFG
Koordination: GEOMAR
Kontakt: Olaf Duteil