Ozean im Klima-Erdsystem
Den Schwerpunkt unserer Forschungsarbeiten in diesem Themenkomplex bilden Arbeiten zum Verständnis der Rolle des nordatlantischen und globalen Ozeans im Klimasystem, zu dem neben dem Ozean, die Atmosphäre, die Kryosphäre und teilweise auch die Geosphäre gehören.
Dekadische Klimaschwankungen
Die Arbeit basiert auf Datenanalysen und Modellrechnungen, einzeln und in Kombination. Untersucht werden Variationen der Ozeanzirkulation und Wechselwirkungen des Ozeans mit den einzelnen Komponenten des Klimasystems auf saisonaler bis zur dekadischen Zeitskala. Ein Ziel dieser Arbeiten ist, eine verbesserte Vorhersage dekadischer Klimaschwankungen im nordatlantischen Raum durch die Initialisierung von gekoppelten Klimamodellen mit Klimabeobachtungen zu erhalten. Solche Vorhersagen können über anstehende Änderungen im Wärmetransport des Ozeans und damit über Änderungen der Temperaturen über Nordeuropa Auskunft geben. Dazu werden seit längerem auf internationaler Ebene Zeitreihenmessungen an Schlüsselpositionen des zusammenhängenden Systems Nordatlantik – Nordmeer – Arktischer Ozean gewonnen. Mit Hilfe dieser Zeitserien werden Modellsimulationen verbessert, was wiederum für eine realistischere Vorhersagefähigkeit des gekoppelten Klimasystems erforderlich ist. Das gilt für die Kopplung zwischen dem Nordmeer und dem Nordatlantik ebenso wie für die Kopplung zwischen der Nordsee und dem Nordatlantik. Ein Kernaspekt hier ist die Verbesserung von Ozeanparametrisierungen, z. B. von Vermischung und Wirbelflüssen und von der Wirkung kleinskaliger Schwankungen der Zirkulation auf die Biologie und Biogeochemie. Die Verbesserung und erweiterte Nutzung von Satellitendaten für die Untersuchung des Ozeans, von Meereis und des Klimasystems und die gemeinsame Synthese dieser Daten mit „in situ“ Messungen und Ozean- und Klimamodellen stellen dabei ein zentrales Arbeitsgebiet des IfM dar.
Projektarbeit
Die Erreichung aussagekräftiger, dekadischer Vorhersagen ist weiterhin eines der übergeordneten Ziele des „World Climate Research Program“ (WCRP) für die nächsten Jahre. Das Institut beteiligt sich in diesem Zusammenhang an den BMBF-geförderten Verbundprojekten RACE und MiKLIP. Es beteiligt sich ebenfalls an Programmen, die die Rolle des Ozeans als ökologisches System untersuchen, z. B. SOPRAN. Im Vordergrund stehen dabei der Einfluss von Saharastaub auf den Ozean, die Abschätzung von Kohlenstoffflüssen zwischen Ozean und Atmosphäre, die vertikalen Stofftransporte von gelöstem und partikulärem Material von der euphotischen Zone in den tiefen Ozean, die Austauschvorgänge mit dem Meeresboden und den lateralen Schelfmeeren sowie die Wirkung der physikalischen Bewegungsvorgänge auf das Plankton und auf die höheren trophischen Stufen, insbesondere auf die Rekrutierung der Fische. Darüber hinaus sind die Wechselwirkungen zwischen physikalischer Zirkulation und Biosphäre und die Rolle des Ozeans in der globalen Nährstoff- und Kohlenstoffspeicherung eine wichtige Fragestellung.
Eisbeobachtung
Beobachtungen der Oberflächenauslenkung und des Meereises bilden den Schwerpunkt von klimabezogenen Auswertungen von Satellitendaten. Hierzu gehören Studien von Massenverlagerungen im Ozean, Analysen von Oberflächensalzgehalten aus Satellitenmessungen und das Studium von Schwankungen in der polaren Eisbedeckung und Eisdicke, z. B. durch Cryosat. Alle diese Arbeiten dienen der Analyse von regionalen und globalen Änderungen der Ozeanzirkulation und liefern Beiträge zum Verständnis des globalen Wasserkreislaufes.
Text verfasst von Prof Dr. Detlef Stammer