Das Projekt "Veränderungen im Süßwassergehalt des Arktischen Ozeans in den Jahren 2006-2008 im Vergleich zu 1992-1999" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass der Süßwassergehalt des oberen Arktischen Ozeans seit den 1990er Jahren um etwa 20 Prozent zugenommen hat. Das entspricht einem Anstieg von ca. 8.400 Kubikkilometern und hat dieselbe Größenordnung wie die Menge an Süßwasser, die im Mittel jährlich aus diesem Meeresgebiet in flüssiger oder gefrorener Form exportiert wird. Der Gehalt an Süßwasser im oberflächennahen Arktischen Ozean steuert, ob Wärme vom Ozean an die Atmosphäre oder an Eis abgegeben wird. Er wirkt sich auch auf die globale Ozeanzirkulation aus. Etwa zehn Prozent der globalen Festlandsabflüsse münden über die sibirischen und nordamerikanischen Flüsse in die Arktis, dazu kommt relativ salzarmes Wasser aus dem Pazifik. Dieses Süßwasser legt sich als leichte Schicht auf die tieferen salzreichen Ozeanschichten und koppelt damit auch deren Wärme von Eis und Atmosphäre weitgehend ab. Veränderungen dieser Schicht sind daher wichtige Steuergrößen für den sensiblen Wärmehaushalt der Arktis. Es ist zu erwarten, dass die zusätzliche Süßwassermenge im oberflächennahen Arktischen Ozean in den kommenden Jahren in den Nordatlantik ausströmen wird. Die Menge des aus der Arktis strömenden Süßwassers beeinflusst die Tiefenwasserbildung in der Grönlandsee und der Labradorsee, und hat damit Auswirkungen auf die globale Umwälzzirkulation des Ozeans. Insgesamt über 5.000 gemessene Salzgehaltsprofile wurden ausgewertet. Um die Tiefenverteilung des Salzgehalts zu messen, wurden Sonden von Schiffen aus eingesetzt oder an großen Eisschollen angebracht, so dass die Daten während der Eisdrift aufgezeichnet wurden. Auch Messwerte von U-Booten gingen in die Analysen ein. Ein Großteil der Daten stammt aus Expeditionen während des Internationalen Polarjahres 2007/08.Die starken Veränderungen in den oberen Wasserschichten bestehen in erster Linie aus einer Abnahme des Salzgehalts. Ein weiterer aber geringerer Effekt ist, dass die salzarmen Schichten mächtiger sind als früher. Der Süßwassergehalt des Arktischen Ozeans kann durch vermehrte Meereis- oder Gletscherschmelze, Niederschläge, oder über Flusseinträge zunehmen. Ein geringerer Export von Süßwasser aus der Arktis - in Form von Meereis oder flüssig - führt ebenfalls dazu, dass der Süßwassergehalt steigt. Die Autoren der Studie nennen veränderten Export von Süßwasser und veränderte Einträge aus den küstennahen Bereichen Sibiriens in den zentralen Arktischen Ozean als wahrscheinlichste Gründe. Mit Hilfe des gekoppelten Ozean-Meereis-Modells NAOSIM wurden die beobachteten Vorgänge simuliert. Die Modellexperimente erlauben, längere Zeiträume zu untersuchen, also auch Zeiten abzubilden, für die keine Messdaten vorliegen. Das Modell liefert auch wichtige Einblicke in die Ursachen des an- und abschwellenden Süßwassergehaltes und zeigt die große Bedeutung des lokalen Windfeldes. Messungen und Modell zeigen darüber hinaus, dass die Veränderungen des arktischen Süßwassergehaltes weit größere Gebiete umfassen als bisher angenommen.
Das Projekt "AP 1.3: Schwankungen des Süßwassertransports aus dem Nordpolarmeer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. Ziele: Die Abschätzung der Auswirkung der Veränderlichkeit des Systems Erde sind elementare Fragen, die unsere Gesellschaft bewegen. Um auf diese Fragen Antworten zu finden, sind zuerst die Veränderlichkeiten seiner einzelnen Komponenten zu erkennen, um deren sozio-ökonomische Auswirkungen auf die Gesellschaft frühzeitig vorherzusagen und um Handlungsempfehlungen geben zu können. Das vorliegende Projekt konzentriert sich auf die Rolle des Ozeans in diesem System. Das übergeordnete Ziel des Projektes ist die quantitative Definition der Komponenten eines Beobachtungs- und Diagnosesystems, das es in der Zukunft ermöglichen wird, den Einfluss großräumiger Veränderungen auf die regionalen Bedingungen im Nordatlantik, seinen Randmeeren und auf das europäische Festland zu ermitteln. Hiermit soll die Qualität und das quantitative Vorhersagepotential nutzungsbezogener Modelle verbessert werden. Die Arbeiten im Rahmen des Verbundprojektes umfassen die Aufarbeitung eigener und bereits erfolgter Messungen im Atlantischen Ozean zur Beschreibung des z. Zt. herrschenden bzw. gewesenen Zustandes, den vergleich mit Zustandsbeschreibungen als Funktion der Zeit mit Modellen und Abschätzungen von Auswirkungen großräumiger Veränderungen auf regionale sozio-ökonomische europäische Bedingungen. Die Bearbeitung der Fragestellungen kann nur in enger internationaler Zusammenarbeit erfolgen. Die Untersuchung der Rolle des Ozeans für das Klima, hier im Besonderen des Atlantiks, wird im Climate-Variability-and-Predictability-Projekt (CLIVAR) des Weltklimaforschungsprogramms (WCRP) international koordiniert. Daher versetzt der Verbund die deutsche Meeresforschung in die Lage, einen wesentlichen Beitrag zu dieser internationalen Gemeinschaftsaufgabe zu leisten.
Das Projekt "Veraenderlichkeit des Nordatlantischen Stroms und Vorhersagbarkeit von Variabilitaet im Europaeischen Nordmeer und im Nordpolarmeer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. (AWI) durchgeführt. Das Projekt will durch Schwankungen des nordwaertigen Waerme- und Salztransportes im Nordatlantischen Strom hervorgerufene grossraeumige Veraenderungen im Europaeischen Nordmeer und Nordpolarmeer bestimmen. Der relative Einfluss von grossraeumiger ozeanischer Advektion und lokaler atmosphaerischer Anregung soll abgeschaetzt werden und damit das durch das advektive Signal bedingte Vorhersagepotential fuer klimatische Entwicklungen in Europa quantifiziert werden. Die Untersuchungen werden mit dem Modell fuer den subpolaren Atlantik und das Nordpolarmeer des AWI durchgefuehrt. Eine Reihe von numerischen Experimenten, in denen der atlantische Einstrom am offenen Suedrand des Modells vorgegeben wird, soll die Reaktion auf Anomalien des Einstroms erfassen. Die Auswertung konzentriert sich auf die Lebensdauer der so induzierten Anomalien bei vorgegebenem atmosphaerischen Antrieb und die Folge fuer Eisbedeckung und Waerme- und Feuchtefluesse zwischen Ozean und Atmosphaere.
Das Projekt "CLIVAR - Vorhersagbarkeit der Schwankungen von Meridiontransporten im Nordatlantik: Beteiligte Prozesse und deren Relevanz auf entsprechenden Raum- und Zeitskalen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie durchgeführt. Bedeutung des Projekts: Die interannuale Variabilität der beobachteten meridionalen Transporte von Wärme, Frischwasser und Masse (Volumen) im Nordatlantik anhand der Ergebnisse des BSH-Monitonng von 1993-2002 zeigt Veränderungen von 20-30 Prozent. Sie wurden zum Teil mit Änderungen der Nordatlantischen Oszillation in Verbindung gebracht. Jedoch ließ sich bislang keine klare Verbindung zwischen den Veränderungen der Antriebsgrößen und denen der Transportkomponenten herstellen. Die im Vorprojekt erzielten Ergebnisse sollen neben neuen Beobachtungen besonders anhand der Ergebnisse von entsprechenden aktuell angetriebenen Modelläufen untersucht werden. Es sollen damit die für die Variabilität wichtigen Prozesse und Mechanismen herausgearbeitet werden. Diese Themenstellung wird in CLIVAR unter den Schwerpunkten der Wechselwirkung mit der Nordatlantischen Oszillation NAO und der Atlantischen thermohalinen Zirkulation bearbeitet. Projektbeschreibung: Das Vorhaben baut auf den unter WOCE und CLIVAR geförderten Arbeiten im Nordatlantik auf. In seiner wissenschaftlichen Fragestellung bezieht es sich auf die Principle Research Area Dl (Characteristics of the North Atlantic Oscillation) und D3 (Atlantic Thermohaline Circulation) des internationalen CLIVAR Programms. Kernstück ist die Analyse der beobachteten Schwankungen der meridionalen Transporte und die Beschreibung der für sie verantwortlichen Prozesse aus überwiegend bereits vorhandenen Datensätzen. Hierzu wurde ein komplexer hydrographischer Datensatz verwendet, bestehend aus der Zeitserie der vorhandenen (1993-2001) und unter GOOS geplanten Schnitte (2002, 200?) und einem verfeinerten und aktualisierten gegitterten Datensatz, der auf der Atlantikklimatologie von Gouretski beruht. Diese existierende Klimatologie wird innerhalb des Verbundprojekts Grundlage für das zentrale Assimilationsprojekt (Gruppe Böning), die Arbeiten über Instabilitäten der thermohalinen Zirkulation mit dem FENA-Modell der Gruppe Schröter/Olbers und die Untersuchungen der niederfrequenten Wechselwirkungen zwischen dem Subpolarwirbel und dem Nordatlantischen Strom der Gruppe Meincke sein. Als Gegenstück zu der WOCE-Periode der 90er Jahre wurde aus diesem Profildatensatz eine für die 50er Jahre (IGY) typische Klimatologie hergestellt. Ein Vergleich der daraus berechneten Wassermassencensi und die Wärmeinhalte zwischen wohldefinierten Dichteflächen soll Hinweise für die Unterschiede in der thermohalinen Zirkulation über fast 50 Jahre geben. Diese beiden Perioden bilden die Endpunkte des modellierfähigen Zeitraums, da erst ab 1958 aus der NCEP-Reanalyse konsistente atmosphärische Antriebsfelder vorliegen und entsprechende Modelläufe ermöglichen. Mit konsistenten Modelldatensätzen von aktuell angetriebenen Läufen (NCEP, 1958 -2002 ff) unterschiedlicher Modelle (FLAME, ECCO, CLIPPER, HOPE-C) sollen die raumzeitlichen Defizite der Beobachtungen umgangen werden. usw.
Das Projekt "Computersimulationen zum atlantischen Atmosphäre/Ozean-System (ATMOS, Atlantic Model Studies), (Modul B)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) durchgeführt. Das Projekt ATMOS zielt darauf ab, ein besseres Verständnis der Ozean-Atmosphären-Wechselwirkungen im Nordatlantik zu erlangen. Der Fokus ist hierbei auf Fronten der Meeresoberflächentemperatur (SST) in den mittleren Breiten gerichtet, wie sie im Nordatlantik im Bereich des Golfstroms und des Nordatlantikstroms zu finden sind. Aktuelle Studien zeigen, dass diese im klimatologischen Mittel einen starken Einfluss auf die atmosphärische Zirkulation haben. Im Rahmen von ATMOS sollen die physikalischen Zusammenhänge zwischen der SST und der Atmosphäre mit Hilfe von ECHAM5, einem globalen numerischen Atmosphärenmodell, erforscht werden. Über die klimatologischen Auswirkungen der Front hinaus ist bisher ferner wenig darüber bekannt, inwieweit die zeitliche Variabilität der SST mit jener der Atmosphäre verknüpft werden kann. Während auf kurzen Zeitskalen die SST im Wesentlichen durch die Atmosphäre kontrolliert wird, spielt auf dekadischen Zeitskalen die Ozeanzirkulation eine entscheidende Rolle. Somit bietet ein besseres Verständnis der Kopplungsmechanismen ein hohes Potential zur Verbesserung der Klimavorhersagbarkeit auf diesen Zeitskalen.
Das Projekt "Himalaya: Modern and Past Climates - HIMPAC: Monsoon variability and its physical mechanisms under different paleo-and future climate conditions" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Institut für Meteorologie WE03, Fachrichtung Wechselwirkung im Klimasystem der Erde, Arbeitsgruppe Modellierung des Klimasystems durchgeführt. HIMPAC an interdisciplinary, multiproxy and multiarchive approach to unravel the characteristics of modern- and palaeo-monsoons during the Holocene on societally relevant time scales (seasonal to decadal), with special emphasis on extreme hydro-meteorological events (floods and droughts). At the core of this investigation are climatically sensitive regions of the Himalaya, eastern, and central India with the aim to quantify and characterise palaeoclimate variability within the framework of large-scale climate processes (e.g. El Niño-Southern Oscillation (ENSO), North Atlantic Oscillation (NAO), tropical mid-latitude interactions). In addition, the duration and the impacts of abrupt climate change will be analysed.
Das Projekt "NORDATLANTIK - AP 4.2: Initialisierung eines globalen Klimamodells aus ozeanischen Reanalysen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt. Das übergeordnete Ziel des Verbundes ist eine quantitative Definition der Komponenten eines Beobachtungs- und Diagnosesystems, das es in der Zukunft ermöglichen wird, den Einfluss großräumiger Veränderungen auf die regionalen Bedingungen im Nordatlantik, seinen Randmeeren und auf das europäische Festland zu ermitteln. Hiermit sollen die Qualität und das quantitative Vorhersagepotential nutzungsbezogener Modelle verbessert werden. In Teilprojekt 4.2 wird das gekoppelte Modell des Max-Planck-Instituts für Meteorologie, bestehend aus dem Atmosphäremodell ECHAM5 und dem Ozeanmodell MPI-OM, von ozeanischen Reanalysen des ECCO Projekts und denen in Teilprojekt 4.1 erstellten ozeanischen Reanalysen initialisiert. Diese Klimasimulationen werden verwendet, um die Rolle der Anfangsbedingungen für dekadische Klimavorhersagen zu bestimmen. Die Abbildung demonstriert, dass die atlantische meridionale Overturningzirkulation auf Zeitskalen von Dekaden potentiell vorhersagbar ist.
Das Projekt "Vorhaben: RACE II - Regional Atlantic Circulation and global Change - Zirkulations- und Wassermassenänderung im subpolaren Nordatlantik und auf dem Nordwesteuropäischen Schelf" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie durchgeführt. TP1.2: Das TP baut auf den Ergebnissen der ersten RACE-Antragsphase auf, in der die Transport- und Zirkulationsschwankungen im westlichen subpolaren Nordatlantik und die Variabilität des Nordatlantik-Stroms (NAC) im westlichen Becken im Vordergrund standen. Durch die Erweiterung der verankerungsbasierten Beobachtungen auf den östlichen subpolaren Nordatlantik entlang des früheren A2 WOCE-Schnitts (bei etwa 48°N) soll die Lücke zum östlichen Randstrom geschlossen werden Die geplanten Beobachtungen liefern wichtige Erkenntnisse über die Zirkulation im Ost- und im Westbecken an der Grenze zwischen Subtropen und Subpolarwirbel, sowie über den Einstrom von warmem salzreichen Subtropenwasser vom Westbecken in den Ostatlantik. Sie ermöglichen die Abschätzung der Auswirkungen zukünftiger subpolarer Zirkulationsschwankungen auf regionale Wärme- und Frischwassertransporte. Mit Hilfe der gewonnen Daten sollen Haupt-AMOC-Komponenten entlang 47-48°N quantifiziert werden und das Verständnis der Zusammenhänge zwischen Variabilität im West- und Ostatlantik und anderen RACE-Schlüsselregionen verbessert werden. TP3.2: Die Modellstudien der ersten RACE!-Projektphase haben gezeigt, dass aufgrund der starken Wechselwirkung zwischen Nordostatlantik und Nordwesteuropäischem Schelf (NWES) im 21. Jahrhundert mit deutlichen Zustandsänderungen der Nordsee zu rechnen ist. Mit dem existierenden Modellsetup des regional gekoppelten globalen MPI-M-Modellsystems soll der Einfluss anthropogener Klimaänderungen und der natürlichen Variabilität im Bereich des NWES mit demselben Modellsystem weitergehend untersucht werden. Um den Beitrag von natürlicher Variabilität und anthropogenem Einfluss trennen zu können, wird ein Ensemble-Ansatz gewählt. Fokus der Untersuchungen sind potentielle Zirkulationsänderungen im Nordostatlantik und ihre Wechselwirkungen mit dem NWES, insbesondere der Nordsee, sowie die hieraus resultierenden physikalischen und biogeochemischen Zustandsänderungen einschließlich der Änderung des Auftretens von Extremereignissen. Ferner soll das Verständnis der physikalischen Prozesse durch die hochaufgelöste Erfassung des Übergangsbereichs vom offenen subpolaren Nordatlantik zur europäischen Küste verbessert werden.
Das Projekt "AP 2.1: Großskalige Schwankungen im Nordatlantischen Subpolarwirbel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Umweltphysik, Abteilung Ozeanographie durchgeführt. Ziele: Die Abschätzung der Auswirkung der Veränderlichkeit des Systems Erde sind elementare Fragen, die unsere Gesellschaft bewegen. Um auf diese Fragen Antworten zu finden, sind zuerst die Veränderlichkeiten seiner einzelnen Komponenten zu erkennen, um deren sozio-ökonomische Auswirkungen auf die Gesellschaft frühzeitig vorherzusagen und um Handlungsempfehlungen geben zu können. Das vorliegende Projekt konzentriert sich auf die Rolle des Ozeans in diesem System. Das übergeordnete Ziel des Projektes ist die quantitative Definition der Komponenten eines Beobachtungs- und Diagnosesystems, das es in der Zukunft ermöglichen wird, den Einfluss großräumiger Veränderungen auf die regionalen Bedingungen im Nordatlantik, seinen Randmeeren und auf das europäische Festland zu ermitteln. Hiermit soll die Qualität und das quantitative Vorhersagepotential nutzungsbezogener Modelle verbessert werden. Die Arbeiten im Rahmen des Verbundprojektes umfassen die Aufarbeitung eigener und bereits erfolgter Messungen im Atlantischen Ozean zur Beschreibung des z. Zt. herrschenden bzw. gewesenen Zustandes, den vergleich mit Zustandsbeschreibungen als Funktion der Zeit mit Modellen und Abschätzungen von Auswirkungen großräumiger Veränderungen auf regionale sozio-ökonomische europäische Bedingungen. Die Bearbeitung der Fragestellungen kann nur in enger internationaler Zusammenarbeit erfolgen. Die Untersuchung der Rolle des Ozeans für das Klima, hier im Besonderen des Atlantiks, wird im Climate-Variability-and-Predictability-Projekt (CLIVAR) des Weltklimaforschungsprogramms (WCRP) international koordiniert. Daher versetzt der Verbund die deutsche Meeresforschung in die Lage, einen wesentlichen Beitrag zu dieser internationalen Gemeinschaftsaufgabe zu leisten.
Das Projekt "Zeitliche Variabilität von internen Wellen und vertikaler Vermischung im Nordatlantik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Das Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung der zeitlichen Variabilität in der Energie von internen Wellen und der Stärke von vertikaler Vermischung in Abhängigkeit des Nordatlantikstroms und dem damit verbundenen Wirbelfeld. Hierfür werden 5-6 Jahre von Strömungsmesserdaten und Temperatur/Leitfähigkeitsmessungen von drei Verankerungen entlang eines Schnittes westlich des Mittelatlantischen Rückens (MAR) sowie LADCP/CTD Daten von fünf Schifffahrten genutzt. Konkrete wissenschaftliche Ziele dabei sind:- Erstellung von Zeitserien der Energie in internen Wellen unter Benutzung der Verankerungszeitreihen von Strömung und Schichtung- Untersuchung der Zeitskalen auf denen Veränderungen in der Energie interner Wellen stattfinden. Mögliche Ursachen für Variabilität sind der Windeintrag, Position des Nordatlantikstroms und Wirbel- Identifizierung von Prozessen, welche die beobachteten internen Wellen generieren, wie z.B. Gezeiten, Stürme, Jahresgang, Wirbel, die Arme des Nordatlanikstroms (Verhältnis von lokalen zu großräumigen Erzeugungsmechanismen)- Bestimmung der Vermischungsraten (Temperaturinversionen, Thorpe Skalen, Feinstrukturparameterisierung) in Abhängigkeit der variablen Hintergrundbedingungen Hierfür werden zunächst Spektren potentieller und kinetischer Energy der internen Wellen auf ihre Abhängigkeit von veränderlichen Hintergrundbedingungen wie z.B. Wind, Gezeiten, Wirbel, Schichtung und Variabilität im Nordatlantikstrom sowieso des Einflusses der Topographie untersucht. Die instrumentelle Ausstattung der Verankerungen seit Sommer 2012 erlaubt zusätzlich die Approximation der internen Wellen durch vertikale Moden und damit verbunden die Berechnung von Energieflüssen, welche wichtige Informationen über die Menge und die Variabilität in der Energie, die in internen Wellen im Nordatlantik transportiert wird, liefern. Außerdem geben diese so gewonnenen Energieflüsse in Kombination mit der Berechnung von Ausbreitungspfaden von internen Wellen, welche am mittelatlantischen Rücken erzeugt wurden, Aufschluss über die relative Bedeutung der Topographie des MAR für die Erzeugung von internen Wellen. Beginnend vom Sommer 2015 werden die Analysen erweitert, indem Temperatur- und Druckdaten mit hoher Tiefenauflösung für die Berechnung von Thorpe Skalen und Dissipationsraten und deren zeitlichen Variabilität genutzt werden. Weitere Informationen über die zeitliche und räumliche Variabilität der Vermischungsraten im Nordatlantik werden durch die Analyse von Diffusionsraten, die anhand von LADCP/CTD Daten und einer Feinstrukturparameterisierung berechnet werden, erlangt. Dies liefert weitere Aufschlüsse über die dominanten Prozesse in der Erzeugung von internen Wellen und vertikaler Vermischung im Nordatlantik, sowie deren zeitlicher und räumlicher Variabilität.
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