Ozeanzirkulation und Klimadynamik

Nordatlantik RACE

Die veränderliche Ozeanzirkulation am Westrand des subpolaren Nordatlantik 

Der Ausgang der Labradorsee bei etwa 53°N stellt eine Schlüsselregion der Thermohalinen Zirkulation (THC) dar, in der sich die verschiedenen Komponenten des Nordatlantischen Tiefenwassers im tiefen westlichen Randstrom (DWBC) vereinigen (Abb 1). Zeitserien von Temperatur, Salzgehalt und Strömung zeigen Schwankungen der Wassermasseneigenschaften des DWBC auf Zeitskalen von Monaten bis hin zu dekadischen Trends, wie etwa eine ca. 0.5°C Erwärmung pro Dekade im Labradorsee-Wasser (Abb. 2). Transporte und Stromgeschwindigkeiten des DWBC zeigen ebenfalls Schwankungen auf kurzen bis zwischenjährlichen Zeitskalen in allen Tiefenwasserhorizonten; ein dekadischer Trend ist jedoch gegenwärtig nicht zu erkennen. 

Im vorliegenden Programm geht es um die Untersuchung von DWBC und THC Schwankungen auf Zeitskalen von Monaten bis Dekaden und deren Bezug zu großräumigen Wassermassen- und Zirkulationsschwankungen und deren Zusammenhang mit dem  globalen Klimawandel. Unser Feldprogramm besteht im Wesentlichen aus einem Verankerungsarray, welches den tiefen Randstrom am Kontinentalabhang vor Labrador erfasst. Die kontinuierliche Aufzeichnung von Wassermasseneigenschaften und Transporten in der Schlüsselregion bei 53°N kann zusätzlich mit anderen  Beobachtungskomponenten des Verbundprogramms RACE in Beziehung gesetzt werden und ist zudem eingebettet in internationale Beobachtungsprogramme (THOR/NACLIM), die sich auch mit THC Schwankungen im subpolaren Nordatlantik befassen. Aufgrund der Signal-/Rauschcharakteristik des Ozeans erlauben nur Langzeitbeobachtungen, wie das seit 1997 bei 53°N installierte Array, die robuste Bestimmung von Wassermasseneigenschaften und Strömungen, die wiederum zur Verifizierung von numerischen Modellen dienen. Eine solche Modellverifizierung ist notwendig, um auf den Modellergebnissen basierend, belastbare Aussagen über klimabedingte Veränderungen im Meer zu treffen. Wichtige Komponenten des Programms sind daher vergleichende Analysen und Synthesen mit Produkten der hochauflösenden Modellierung (im GEOMAR) sowie der assimilierenden Modellstudien des Verbundes auf nationaler und internationaler Ebene. 

Abb. 1: Schematische Darstellung der subpolaren Tiefenzirkulation im Nordatlantik. Wesentliche Beiträge zum Tiefenwassertransport sind an den Schlüsselstellen angegeben. Das hier vorgeschlagene Programm bezieht sich auf den Ausgang der Labradorsee bei 53°N.
Abb. 2: Tiefenwassererwärmung (Labradorsee-Wasser) im Subpolaren Nordatlantik (im Assimilationsmodell SODA 2.0.2) und im westlichen Randstromsystem – Positionen markiert durch farbige Punkte.

  
Eine der entscheidenden Fragen dieser Untersuchung ist, ob die in den Beobachtungen der letzten 15 Jahre sich abzeichnende Tiefenwassererwärmung Teil eines langfristigen Trends der Klimaerwärmung ist. Im Vergleich mit den Modelldaten (Assimilationsmodel SODA) zeigt sich (a) die gute Übereinstimmung der Modellergebnisse mit den unabhängigen Messungen, und (b) dass die Erwärmung eher Teil einer langperiodischen (multidekadischen) Schwankung ist.

Ziele der Untersuchungen: 

  • Bestimmung der Tiefenwassertransporte am Ausgang der Labradorsee
  • Quantitative Bestimmung der Transporte und deren Genauigkeit, die durch kurzfristige Schwankungen des Strömungsfeldes hervorgerufen sind
  • Vergleich der Transporte mit hochauflösenden Modellen zu deren Verifizierung
      

Beteiligte Wissenschaftler 
GEOMAR | Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, Düsternbrooker Weg 20, 24105 Kiel
Fax: +49 431 600 4102 

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Dr. Jürgen Fischer

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Prof. Dr. Martin Visbeck

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Prof. Dr. Torsten Kanzow +49-431-600 4150   

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Rainer Zantopp

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