AP3.2

AP 3.2 Schwankungen der thermohalinen Zirkulation: Ursachen und regionale Signaturen in wirbelauflösenden Modellen

C. Böning, A. Biastoch, M. Visbeck, P. Brandt, M. Latif, J. Fischer, J. Dengg

Die Klärung der Ursachen und raum-zeitlichen Strukturen von Fluktuationen der meridionalen Umwälzbewegung (MOC) stellen wichtige Grundlagen für die Entwicklung eines Diagnose- und Beobachtungssystems klimarelevanter Schwankungen im Nordatlantik dar. Während in bisherigen Studien vor allem die Auswirkung thermohaliner Prozesse im subpolaren Nordatlantik im Vordergrund stand, deuten aktuelle Ergebnisse auf zusätzliche Einflüsse dynamischer Prozesse im Agulhasregime hin, die bis in den tropischen Nordatlantik hinein von  vergleichbarer Größenordnung erscheinen. Die in den höheren Breiten beider Hemisphären induzierten MOC-Anomalien können dabei durch Kelvinwellen entlang des amerikanischen Kontinents sehr schnell in Richtung Äquator und darüber hinaus propagieren. Die Detektion dieser dekadischen, beckenweiten MOC-Anomalien wird in lokalen Beobachtungszeitreihen allerdings empfindlich durch höherfrequente, winderzeugte Fluktuationen und  Wirbeleffekte gestört; im subtropischen Nordatlantik scheinen diese lokalen Prozesse das primäre Signal in MOC-Zeitreihen darzustellen. Bei der Interpretation beobachteter Zirkulationsschwankungen im subtropischen und tropischen Atlantik müssen daher in jeden Fall sowohl die Einflüsse südatlantischen Ursprungs als auch die lokal induzierte Variabilität berücksichtigt werden.

In diesem Teilvorhaben geht es darum, mit einem Modellsystem hoher Auflösung einerseits zu einem verbesserten quantitativen Verständnis der verschiedenen Erzeugungsmechanismen der MOC-Variabilität auf interannualen-dekadischen Zeitskalen beizutragen, andererseits die Manifestierung der Zirkulationsvariabilität in den regionalen hydrographischen Verhältnissen des Atlantischen Ozeans zu verstehen. Insgesamt unterstützen die vorgesehenen Modellsimulationen damit die weitere, konzeptuelle Entwicklung eines effizienten Diagnosesystems für dekadische  MOCSchwankungen und -Trends.

Abb.1: Meerespiegeltrends (in mm/Jahr) im Atlantischen Ozean: linearer Trend (1993-2004) aus Satellitendaten (AVISO) und (b) Simulation mit 1/4°-Modell (ORCA025) als Beispiel für typische Muster der interannuell-dekadischen SSH-Variabilität; (c) linearer Trend über 4 Jahrzehnte in einer Modellsimulation mit künstlich herbeigeführter, allmählicher Abschwächung der MOC um ca. 1Sv/Dekade: im Gegensatz zu den höherfrequenten Schwankungen schlägt sich ein MOC-Trend in beckenweiten Signalen im Nord- und Südatlantik (interhemisphärischer Dipol) nieder (Lorbacher et al., 2009).