AP3.3

AP 3.3 Bedeutung natürlicher und anthropogen erzeugter Schwankungen der thermohalinen Zirkulation für die Kohlenstoffaufnahme

C. Eden, A. Oschlies

Die CO2-Aufnahme des Atlantiks ist natürlichen Schwankungen und anthropogen erzeugten langfristigen Trends unterworfen. Die Ergebnisse dieses Teilprojekts zeigen, dass die rekonstruierten multidekadischen Schwankungen der thermohalinen Zirkulation (THZ) der letzten 150 Jahre in Verbindung mit ebenfalls multidekadischen CO2-Aufnahmeschwankungen des
Nordatlantiks stehen. Solche natürlichen Schwankungen der CO2-Aufnahme müssen in Modellrechnungen, langfristigen Beobachtungszeitreihen und in aktuellen Messkampagnen von den anthropogen erzeugten Trends  unterschieden werden, um zu einer genauen und belastbaren Quantifizierung und Vorhersage der CO2-Aufnahme des Atlantiks zu kommen. Die  Kohlenstoffaufnahme soll mit einem existierenden gekoppelten biogeochemisch/physikalischen Ozeanmodell simuliert werden, das mit atmosphärischen Randbedingungen aus Klimarechnungen (i.e. aus AP 1.1) angetrieben wird. Diese atmosphärischen Antriebsfunktionen sollen einerseits aus langen Kontrollrechnungen stammen, um das Verhältnis der natürlichen multidekadischen Variabilität der THZ mit der CO2-Aufnahmeschwankungen genau zu quantifizieren. Andererseits sollen aber auch Rechnungen von Treibhausszenarien verwendet werden, um den Einfluss von anthropogen erzeugten Trends der THZ auf die CO2-Aufnahme zu untersuchen. Darüber hinaus sollen Experimente mit und ohne ansteigender atmosphärischer CO2-Konzentration den direkten anthropogenen Einfluss darstellen. Die Berechnungen sollen mit einem globalen Ozeanmodell (ORCA) durchgeführt werden welches auch z.B. im AP 3.2 Verwendung findet. Zusätzlich wird
aber auch eine hochaufgelöste (genestete) regionale Modellversion des Atlantiks benötigt, da zur genauen Darstellung der CO2-Aufnahme die Auflösung der energiereichen mesoskaligen Variabilität und die genaue Darstellung der Randstrom- und Frontalsysteme wichtig ist. Das bisherige biogeochemische Modell wird durch einen neuentwickelten Modellansatz ergänzt, der den Effekt von gelöstem organischem Kohlenstoff (DOC) berücksichtigt. DOC fand bisher keine Berücksichtigung, kann allerdings potentiell große Kohlenstoffumsätze erzeugen, sodass der neue Modellansatz eine verbesserte Simulation der CO2-Aufnahme verspricht.

Abb.1: Beckengemittelte natürliche Schwankung der CO2-Aufnahme des Nordatlantiks in PgC/yr (Einheit auf der linken Ordinate) und NAO-Index (Balken, Einheit auf  der rechten Ordinate). Gezeigt sind Ergebnisse einer 50-jährigen Simulation angetrieben mit den NCEP/NCAR-Reanalysisdaten (blau), und  Ergebnisse verschiedener 150-jähriger Simulationen in denen die ersten 1 (rot), 2 (grün) und 4 (schwarz) EOFs des Oberflächenluftdrucks zur Rekonstruktion des Antriebs verwendet wurden. Die Zeitreihen der CO2-Aufnahme wurden zeitlich geglättet (10 Jahres gleitendes Mittel).