Der tropische westliche Indische Ozean wird von verschiedenen atmosphärischen und ozeanographischen Prozessen beeinflusst und nimmt eine Schlüsselstelle für paläoklimatologische Untersuchungen ein. Die jährlichen Klimaänderungen werden hauptsachlich durch den Indischen Monsun bestimmt, in dem sich die Passatwinde halbjährlich die Richtung ändern. Mehrjährige Schwankungen in der Walker Zirkulation werden vor allem von Dipol-Modus des Indischen Ozeans und El Niño - Südliche Oszillation bestimmt, die regelmäßig zu schweren Überschwemmungen oder extremen Dürren wie die Hungersnot in 2011 in Ost-Afrika führen. Ozeanographisch gesehen sind die Wassermassen im Arbeitsgebiet ursprünglich aus dem indonesischen Archipel, subantarktischem Wasser, das südlich des Äquators aufgetrieben wird und hoch-salinem Wasser aus dem Roten Meer. Außerdem ist der tropische westliche Indische Ozean die Hauptquelle der Wassermassen des Agulhas Current Systems. Daher hat der tropische westliche Indische Ozean das Potenzial, unser Wissen über Änderungen dieser Klimafaktoren in der Vergangenheit und vielleicht sogar für die Zukunft zu verbessern. Leider standen bisher keine längeren Sedimentkerne zur Verfügung, die mehrere glazial-interglaziale Zyklen abdecken. GeoB12613-1 wurde östlich von der Insel Pemba vor der Küste von Tansania während der FS Meteor Reise M75/2 genommen und stellt einen gut erhaltenen Kern aus dem offenen Ozean dar, der die letzten fünf glazial-interglazial Zyklen abdeckt. Das Forschungsziel dieses Antrags anhand von Mg/Ca und stabile Isotopen in unterschiedlichen Arten von planktische Foraminiferen ist die Hypothesen zu prüfen, dass Änderungen in den Meerwassertemperaturen und relative Salzgehalte im tropischen westlichen Indischen Ozean entkoppelt waren auf orbitalen Zeitskalen über den letzten fünf glazial-interglazial Zyklen; dass die Schwankungen auf Zeitskalen von mehreren Jahrtausenden in der Stratifizierung der Wassersäule an beiden Seiten des Indischen Ozeans einschließlich des Ost-West Gradienten durch Änderungen in der Walker Zirkulation des Indischen Ozeans gesteuert wurden; und dass die Zufuhr von Salz an Agulhas Current System hauptsächlich vom Red Sea Outflow Water bestimmt wurde.
Die Erwärmung der Erde führt zu grundlegenden Veränderungen wichtiger Meeresströmungen. Wie Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Institutes in einer Studie zeigen, werden die vom Wind angetriebenen subtropischen Randströmungen auf der Nord- und Südhalbkugel bis zum Ende dieses Jahrhunderts nicht nur stärker. Der Kuroshio-Strom, der Agulhasstrom und andere Meeresströmungen verlagern ihre Pfade auch Richtung Pol und bringen mehr Wärme und somit Sturmgefahr in die gemäßigten Breiten. Für die Studie hatten die Forscher eine Vielzahl unabhängiger Beobachtungsdaten und Klimasimulationen ausgewertet. Sie zeigen für alle Randströme das gleiche Muster. Die einzige Ausnahme bildet der Golfstrom. Er wird sich den Daten zufolge in den kommenden Jahrzehnten abschwächen. Die Studie wurde am 28. Juni 2016 im Fachjournal Journal of Geophysical Research veröffentlicht.
Die globale Umwälzbewegung (GOC) ist zentral für die Verteilung von Wärme und Kohlenstoff und spielt eine wichtige Rolle für das globale Klima. In AGULHAS-I wurde die regionale und globale Bedeutung des Agulhasstromsystems mit Ozeanmodellen untersucht. Die hier geschlussfolgerten Variabilitäten auf bis zu multi-dekadischer Zeitskala bedingen für eine weitere Untersuchung den Betrieb von gekoppelten Atmosphäre-Ozeanmodellen. AGULHAS-II konzentriert sich auf die Entwicklung und den Betrieb eines gekoppelten Ozean-Atmosphäre Systems für die Untersuchung großskaliger Einflüsse und Untersuchungen zum regionalen Klima im südlichen Afrika. Experimente mit dem gekoppelten Modell FESOM-ECHAM werden mit einer analogen Konfiguration auf Basis des Nesting-Ansatzes verglichen. Außerdem wird die Bildung und Ausbreitung von Zwischenwassermassen in die 'Benguela Boundary Upwelling Systems' untersucht. Als erster Schritt wird die existierende Ozeankonfiguration FESOM mit der aktuellen Version 6.3 des Atmosphärenmodells ECHAM gekoppelt (Meilenstein A1, Q2/2017). Ein erster Kontrolllauf soll unter präindustriellem CO2 Antrieb durchgeführt werden. Der Fokus ist dabei auf dem mechanistischen Verständnis, z.B. dem Einfluss des Agulhas leakage auf die Nordatlantische Zirkulation und die entsprechenden Wärme- und Frischwasserflüsse. Dedizierte Sensitivitätsexperimente werden durchgeführt. Die Klimasimulationen '20th/21st' (Meilenstein A2, Q1/2018) sollen dann die Frage untersuchen, welche Rolle die Agulhas leakage unter sich ändernden Klimabedingungen spielt. Augenmerk wird gelegt auf die Verschiebungen und Intensitätsänderungen der südhemisphärischen Westwinde und ob die Erhöhung des Agulhas leakage abschwächende Trends der Nordatlantischen Zirkulation in Folge einer Aussüßung im subpolaren Nordatlantik ausgleichen kann.
Die Agulhasstromsystem südlich von Afrika ist ein entscheidendes Glied in der globalen Umwälzbewegung und beeinflusst daher das globale Klima. Die Komplexität des Systems erfordert, dass eine realistische Simulation des Agulhasstromsystems nur mit hochauflösenden Modellen möglich ist. Darüber hinaus erfordert die Einbettung des Systems in die globale Zirkulation auf (multi) dekadischen Zeitskalen die Einbeziehung von gekoppelten Ozean-Atmosphären-Wechselwirkungen. Dieses Projekt kombiniert hohe ozeanische Auflösung mit aktiver Atmosphärendynamik mit Hilfe eines Nesting-Ansatzes. Diese Koppelung ermöglicht die Untersuchung Einflusses des Agulhasstromsystems auf die globale Umwälzbewegung auf dekadischen und multidekadischen Zeitskalen. Die existierende Ozeankonfiguration INALT01 wird mit der aktuellen Version 6.3 des Atmosphärenmodells ECHAM gekoppelt. Dieses geschieht in enger Abstimmung mit dem Partner AWI. Ein erster Kontrolllauf soll unter präindustriellem CO2 Antrieb durchgeführt werden. Dedizierte Sensitivitätsexperimente helfen, das mechanistische Verständnis, z.B. den Einfluss des Agulhas leakage auf die Nordatlantische Zirkulation, zu untersuchen. 'Global Warming' Simulationen sollen dann die Frage untersuchen, welche Rolle die Agulhas leakage unter sich ändernden Klimabedingungen spielt. Das in der ersten Phase entwickelte 1/20° Ozeanmodell INALT20 bleibt ein wichtiger Bestandteil für die Untersuchung der kleinskaligen und küstennahen Prozesse.
Die existierende 1/20°-Modellversion wird in Bezug auf die Bildung und Ausbreitung von Zwischenwassermassen in das Benguela Eastern Boundary Upwelling Systems untersucht. Durch die Verfolgung der unterschiedlichen Trajektorien der Wassermassen in diese Region und die Identifizierung der Einflussfaktoren im Südatlantik in hochauflösenden Simulationen über die letzten Dekaden kann der potentielle Einfluss von Klimaänderungen und die Dynamik der Ausbreitung von Zwischenwassermassen identifiziert und quantifiziert werden. 1) Anhand des INALT20 soll eine Trajektorienanalyse durchgeführt werden. Damit kann zurückverfolgt werden welchen Weg die Wassermassen vor der Küste Namibias hinter sich haben. 2) Anhand dieser Trajektorienanalyse kann zudem das Alter der Wassermassen untersucht werden und dadurch Rückschlüsse auf den Nähr- und Sauerstoffgehalt gezogen werden. 3) Die geplante gekoppelte INALT01 Simulation wird analysiert um dadurch Rückschlüsse auf die Ozean-Atmosphären-Wechselwirkung im Einflussgebiet des Agulhasstroms und speziell Benguela zu untersuchen. Die geplante Szenariensimulation wird auf Änderungen der Wassermassencharakteristika untersucht.
1. Vorhabenziel Als Schlüsselregion für die globale thermohaline Zirkulation ist das Agulhassystem südlich von Afrika von Bedeutung für das regionale und globale Klima auf unterschiedlichen Zeitskalen. Arbeiten in den vergangen Jahren haben gezeigt, dass diese Region sensitiv auf globale Klimaänderungen reagiert. In diesem Projekt soll untersucht werden, wie die einzelnen ozeanischen Strömungskomponentenwechselwirken und welche Bedeutung der ozeanische Austausch zwischen indischem und atlantischem Ozean im globalen Klimasystem einnimmt. Die im Projekt geplanten Analysen starten mit einem etablierten Ozeanmodell mit 1/10 Grad Gitterauflösung. Regionale Fragestellungen sollen mit Hilfe eines zu entwickelnden, sehr hochauflösenden (1/20 Grad ) Modells untersucht werden. 2. Arbeitsplanung Das Teilprojekt beschäftigt sich mit der Analyse bestehender und der Erstellung neuer Modelle der Agulhasregion. Die wissenschaftlichen Erkenntnisse werden in der internationalen, begutachteten Fachliteratur publiziert. Gleichzeitig wird das Modell in Zusammenarbeit mit südafrikanischen Projektpartnern durchgeführt. Dieses schließt die Ausbildung von südafrikanischen Doktoranden (im Rahmen eines DAAD-Projektes), die zeitlich befristete Aufnahme von südafrikanischen Studierenden/Doktoranden zur Analyse von Modelldaten sowie die Beteiligung von Lehraktivitäten in Südafrika ein.
1. Vorhabenziel Als Schlüsselregion für die globale thermohaline Zirkulation ist das Agulhassystem südlich von Afrika von Bedeutung für das regionale und globale Klima auf unterschiedlichen Zeitskalen. Arbeiten in den vergangen Jahren haben gezeigt, dass diese Region sensitiv auf globale Klimaänderungen reagiert. In diesem Projekt soll untersucht werden, wie die einzelnen ozeanischen Strömungskomponenten wechselwirken und welche Bedeutung der ozeanische Austausch zwischen Indischem und Atlantischem Ozean im globalen Klimasystem einnimmt. FESOM wird mit einer lokal verfeinerten Gitterauflösung in der Agulhasregion konfiguriert. Die Sensitivität der Ozeandynamik in Bezug auf die lokale Gitterauflösung soll erforscht werden. 2. Arbeitsplanung Das Teilprojekt beschäftigt sich mit der Konfiguration, Validierung und Analyse von FESOM-Simulationen mit hoher Auflösung in der Agulhasregion. Die wissenschaftlichen Erkenntnisse werden in der internationalen, begutachteten Fachliteratur publiziert. Intensive Zusammenarbeit mit den GEOMAR Partnern wird während des gesamten Projekts stattfinden. Modelldaten werden auch von den südafrikanischen Projektpartnern verwendet.
In diesem Projekt sollen die regionalen Auswirkungen von Klimaveränderungen auf Fischgemeinschaften im nördlichen und südlichen Benguela-Auftriebsgebiet untersucht werden. Langzeitveränderungen des Klimas verursachen im Südostatlantik einen Anstieg der Wassertemperatur und einen Abfall des Sauerstoffgehalts in den Schelfgewässern. Dies hat zu Verschiebungen in den Artenzusammensetzungen der Fischgemeinschaften geführt, die empirisch mit den Veränderungen in den abiotischen Verhältnissen korreliert werden konnten. Im Rahmen des Projektes sollen die physiologischen Reaktionen der Arten und ihre Toleranzgrenzen untersucht werden, um die Konsequenzen dieser Veränderungen für das gesamte Ökosystem und damit auch die Fischerei besser zu verstehen. Durch die Untersuchung in den Grenzbereichen zwischen Warm- und Kaltwasserströmungen (Angola- (warm) und Benguelastrom (kalt), Agulhas- (warm) und Benguelastrom) erwarten wir Kenntnisse über die Hintergründe der Substitution von Arten und das Potential für eine Ausweitung ihrer Verbreitungsgebiete. Im Projekt werden Verbreitungsarbeiten verbunden mit physiologischen Experimenten zur Erfassung der Toleranzfenster für Temperatur und Sauerstoff.
GATEWAYS will conduct interdisciplinary climate change research on an ocean regime of regional and global significance: the Agulhas Current off southern Africa. It will provide 15 Early-Stage (ESR) and 3 Experienced Researchers (ER) with extensive multi-level scientific and complementary skills training in (1) processes relevant to climatic developments and projections, (2) efficient organization and management of interdisciplinary research, and (4) proficient transfer of information between the academic and private sectors. GATEWAYS will test the sensitivity of the Agulhas Current to changing climates of the past; the Current's influence on southern Africa climates; buoyancy transfer to the Atlantic by Agulhas leakage around southern Africa; and modulation of the Atlantic circulation by the leakage. Training encompasses novel laboratory-based methodologies; high-end equipment such as isotope-ratio and multi-sector inductively coupled plasma mass spectrometers; high-resolution climate modelling, accessing supercomputing facilities at national high-performance computing centres. Combined with the diverse scientific expertise converging on a common scientific theme, this provides the ESR and ER outstanding research training opportunities. Schools/workshops will deepen the insight gained and stimulate Network-wide discussion. Courses on project management, data processing and communication techniques will foster generic complementary skills. Secondments, longer stays at partner institutes and internships at SME partners add to the training. ESR and ER will acquire a solid knowledge in their own specialty field; a firm multi-level grounding in the marine and climate sciences; proficiency in analytical procedures and high-end numerical data processing and modelling; managerial skills to design and carry out research in an efficient and pragmatic way.
Der Suedatlantik nimmt insofern eine Sonderrolle im Weltozean ein, als dort warmes Wasser aus dem Indischen Ozean in den Suedatlantik gelangt (Agulhasstrom) und teilweise ueber den Aequator in den Nordatlantik tritt. Dies fuehrt zu einem anomalen Waermetransport in Richtung Aequator und damit zu einem der markantesten klimarelevanten Prozesse. Details der Zirkulation sind weitgehend unbekannt. In den Jahren 1990-1994 sollen deshalb im Suedatlantik mittels Driftbojen die grossraeumige Zirkulation zwischen ca 40 S und dem Aequator abgeleitet und die Statistik der Wirbelfelder analysiert werden. Die Arbeiten fallen in die Zielrichtung von WOCE CORE Project 1 - Global Description of Circulation and the Statistics of Ocean Variability. Letzteres ist insbesondere fuer die Bewertung der Qualitaet wirbelaufloesender Modelle erforderlich.
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