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TP 2.1: Änderungen in der Süßwasserzirkulation zwischen Nordpolarmeer und subpolarem Nordatlantik

PIs:
Benjamin Rabe, AWI Bremerhaven, Benjamin.Rabe(at)awi.de
Rüdiger Gerdes, AWI Bremerhaven, Ruediger.Gerdes(at)awi.de

Team:
Ursula Schauer, AWI Bremerhaven
Myriel Horn, AWI Bremerhaven
Tamas Kovacs, AWI Bremerhaven
Zeitlicher Trend des Süßwassergehaltes des Nordpolarmeers von 1992 bis 2014; der Süßwassergehalt nimmt über diesen Zeitraum näherungsweise linear zu mit einer Rate von 548 km^2 pro Jahr

Jährlich gemittelter Süßwassergehalt in den oberen Schichten des Nordpolarmeeres aus Analyse von Salzgehaltsbeobachtungen (Update der Zeitreihe in Rabe et al., 2014; GRL). Die Berechnung erfolgte relativ zum Salzgehalt des einströmenden Wassers atlantischen Ursprungs.

Der Austausch von Wassermassen zwischen dem Nordpolarmeer und dem subpolaren Nordatlantik hat klimatische Auswirkungen auf beide Ozeangebiete. Veränderungen im Süßwasserausstrom aus der Arktis haben Auswirkungen auf die Stabilität und die Zirkulation im Nordatlantik, mit möglichen Auswirkungen auf die Tiefenwasserbildung, Umwälzzirkulation und den Meeresspiegel.
Beobachtungen und Modellsimulationen, u.a. im Rahmen von RACE, haben in den'vergangenen Dekaden ein starkes Anwachsen des flüssigen Süßwasserinventars im Nordpolarmeer gezeigt. Die Modellsimulationen weisen darauf hin, dass dieses Anwachsen eine Reaktion auf die positive Phase einer Schwankung auf multidekadischen Zeitskalen ist, worauf in kommenden Jahren in starker Ausstrom folgen könnte.
Bisher ist der Mechanismus solcher Schwankungen nicht ausreichend verstanden. Zusätzlich zu Änderungen des Festlandabflusses und Schmelz-Gefrierbudget des Meereises in der Arktis werden Zusammenhänge zwischen Süßwassergehaltsänderungen in der Arktis und dem Nordatlantik mit atmosphärischer Zirkulation und vermindertem südwärtigem Süßwassertransport diskutiert.
Das Modini-Modellsystem erlaubt die Windschubspannung auf Ozean und Meereis innerhalb eines anderweitig voll gekoppelten Erdsystemmodells vorzuschreiben. Dieses Modell wird zur Durchführung mehrerer Szenarioexperimente mit unterschiedlichen Windschubsituationen benutzt werden, z.B. eine Phase langer negativer NAO, die durch einen abrupten Wechsel zu positiven Werten beendet wird. Das Modinisystem ist sehr flexibel und weiteregehende Experimente werden
durchgeführt werden.

Kernfragen:
  • Wie wird sich der Süßwassergehalt im Nordpolarmeer angesichts der zu erwartenden Änderungen in der Meereisbedeckung, der atmosphärischen Zirkulation und den Festlandsabflüssen entwickeln?
  • Welche Mechanismen verbinden die Süßwasserhaushalte des Nordpolarmeers, des Europäischen Nordmeers und des Nordatlantiks?
Die Analyse von Beobachtungen, atmosphärischen Reanalysedaten und Modellsimulationen wird sich auf meridionale Süßwassertransporte, atmosphärische Kopplung und Süßwassergehalte vom Nordatlantik bis zur Arktis konzentrieren.