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5.1: Einflüsse auf den Salzgehalt der Ozeane - Geowissenschaften

5.1: Einflüsse auf den Salzgehalt der Ozeane - Geowissenschaften


5.1: Einflüsse auf den Salzgehalt der Ozeane - Geowissenschaften

Salzgehalt von Meer und Eis

NASA Aquarius Mission and the National Snow and Ice Data Center, 2007. Aktivität angepasst mit Genehmigung von OceanGLOBE des UCLA Marine Science Center.

Hintergrund

Was ist Meereis? Es ist einfach gefrorenes Meerwasser.

Warum ist Meereis wichtig? Während es hauptsächlich in Polarregionen vorkommt, beeinflusst Meereis unser globales Klima. Sich ändernde Meereismengen können die Ozeanzirkulationen, Wettermuster und Temperaturen auf der ganzen Welt beeinflussen. Meereis isoliert das relativ warme Meerwasser von der kalten polaren Atmosphäre, es sei denn, Risse im Eis ermöglichen den Austausch von Wärme und Feuchtigkeit. Der Salzaustausch zwischen Meereis und Ozean verändert die Dichte des Ozeanwassers und beeinflusst so die Ozeanzirkulation. Viele Tiere wie Eisbären, Robben und Walrosse sind für ihren Lebensraum auf Meereis angewiesen. Diese Arten jagen, ernähren und brüten auf dem Eis.

Satelliten bieten die beste Möglichkeit, das Meereis, die Faktoren, die das Meereis beeinflussen, und die Art und Weise, wie Meereis das globale Klima beeinflusst, zu beobachten. Die Aquarius-Mission der NASA soll 2010 starten und wird den globalen Salzgehalt der Meeresoberfläche mit beispielloser Auflösung messen. Selbst kleine Schwankungen des Salzgehalts der Meeresoberfläche – der Salzmenge in der Nähe der Meeresoberfläche – können dramatische Auswirkungen auf das Meereis, den Wasserkreislauf und die Ozeanzirkulation haben.

Welche Auswirkungen hat der Salzgehalt auf die Meereisbildung? Wird Salzwasser schneller oder langsamer gefrieren als Süßwasser? Versuchen Sie diese Untersuchung, um es herauszufinden. Besuchen Sie auch die Aquarius-Website (http://aquarius.nasa.gov/), um mehr darüber zu erfahren, wie Wissenschaftler den Salzgehalt aus dem Weltraum untersuchen.

Materialien

  • Normales Kochsalz (1 Tasse)
  • Esslöffel und Tassenmaße zum Messen von Salz
  • 1 Eiswürfelschale aus Kunststoff mit wasserdichten Abschnitten
  • Marker zum Beschriften der Eiswürfelschale
  • Leitungswasser (1 Liter)
  • Alkoholthermometer
  • 4 Gläser oder Becher (jeweils mindestens 10 Unzen)
  • Millimeterpapier
  • Zugang zu einem Gefrierschrank

Verfahren

1. Beschriften Sie die Gläser A, B, C und D. Mischen Sie in jedem Glas Salz- und Wasserlösungen wie folgt:

  • Glas A: 9 Esslöffel Salz mit 1 Tasse Wasser mischen
  • Glas B: 6 Esslöffel Salz mit 1 Tasse Wasser mischen
  • Glas C: 3 Esslöffel Salz mit 1 Tasse Wasser mischen
  • Glas D: 1 Tasse reines Leitungswasser

2. Beschriften Sie jeden Viertelabschnitt des Eiswürfelbehälters als Abschnitt A, B, C und D.

3. Gießen Sie die Lösungen A - D in die beschrifteten Abschnitte des Eiswürfelbehälters. Stellen Sie mit jeder Lösung eine Vielzahl von Eiswürfelgrößen her. Stellen Sie das Tablett in den Gefrierschrank.

4. Beobachten und notieren Sie die Wassertemperatur und den Festigkeitsgrad nach 1 Stunde, 24 Stunden und 48 Stunden. Die Wassertemperaturen werden im flüssigen Wasser, unter eventuell vorhandenen Eisbildungen, gemessen.

5. Zeichnen Sie nach 48 Stunden mit Millimeterpapier ein Liniendiagramm der Wassertemperaturen.

6. Diskutieren Sie: Ist eine Lösung nicht eingefroren? Welcher? Welche Lösung war zuerst einfrieren? Was passiert mit der Gefrierfähigkeit von Wasser, wenn Sie immer mehr Salz hinzufügen? (Hinweis für den Lehrer: Siehe Antworten unten.).

Antworten:
Lösung A sollte nicht vollständig einfrieren. Normalerweise friert Lösung D als erstes ein. Das Experiment sollte zeigen, dass Salz den Gefrierpunkt von Wasser senkt (je mehr Salz, desto länger dauert das Gefrieren).


Tabelle 5.3.1 Die sechs Hauptionen im Meerwasser

g/kg im Meerwasser Gewichtsprozent Ionen
Chlorid Cl - 19.35 55.07%
Natrium Na + 10.76 30.6%
Sulfat SO4 2- 2.71 7.72%
Magnesium Mg 2+ 1.29 3.68%
Calcium Ca 2+ 0.41 1.17%
Kalium K + 0.39 1.1%
99.36%
Abbildung 5.3.1 Die relativen Anteile von Ionen im Meerwasser. (Durch abgeleitete Arbeit: Tcncv (talk) Sea_salt-e_hg.svg: Hannes Grobe, Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung, Bremerhaven, Deutschland SVG-Version von Stefan Majewsky (Sea_salt-e_hg.svg) [CC BY-SA 2.5], über Wikimedia Commons)

Chlorid und Natrium, die Bestandteile des Kochsalzes (Natriumchlorid NaCl), machen über 85 % der Ionen im Ozean aus, weshalb Meerwasser salzig schmeckt (Abbildung 5.3.1). Neben den Hauptbestandteilen gibt es zahlreiche Nebenbestandteile, Radionukleotide, organische Verbindungen, Metalle usw. Diese Nebenbestandteile werden in Konzentrationen von ppm (parts per million) oder ppb (parts per billion) gefunden, im Gegensatz zu den weitaus höheren Hauptionen reichlich (ppt) (Tabelle 5.3.2). Zum Vergleich: 1 ppm = 1 mg/kg oder das Äquivalent von 1 Teelöffel Zucker gelöst in 14.000 Dosen Soda. 1 ppb = 1 µg/kg oder das Äquivalent von 1 Teelöffel einer Substanz gelöst in fünf olympischen Schwimmbecken! Diese Nebenbestandteile stellen zahlreiche Stoffe dar, machen aber zusammen weniger als 1 % der Ionen im Meerwasser aus. Einige davon können als für lebende Organismen lebenswichtige Mineralien und Spurenelemente wichtig sein, aber sie haben keinen großen Einfluss auf den Gesamtsalzgehalt. Aber angesichts der enormen Größe der Ozeane können selbst in Spuren gefundene Materialien ziemlich große Reservoirs darstellen. Gold ist zum Beispiel ein Spurenelement im Meerwasser, das in Konzentrationen von Teilen pro Billion vorkommt. Wenn Sie jedoch das gesamte Gold in nur einem km 3 Meerwasser gewinnen könnten, wäre es ungefähr 20 Millionen Dollar wert!


Einfluss der Salzgehaltsschichtung der Ozeane auf die tropische Atlantikoberfläche

Der tropische Atlantik erhält eine wichtige Süßwasserversorgung aus Flussabflüssen und aus Niederschlägen in der intertropischen Konvergenzzone. Dies führt zu einer starken Salzgehaltsschichtung, die die vertikale Vermischung und damit die Meeresoberflächentemperatur (SST) und die Luft-Meer-Flüsse beeinflussen kann. Das Ziel dieser Studie ist es, den Einfluss der Salzgehaltsschichtung auf die Oberflächenvariablen des tropischen Atlantiks zu bewerten. Dies wird durch einen Vergleich zwischen regionalen 1/4 (^)-gekoppelten Ozean-Atmosphäre-Simulationen erreicht, bei denen der Beitrag der Salzgehaltsschichtung im vertikalen Mischschema berücksichtigt oder verworfen wird. Die Analyse zeigt, dass die starke Salinitätsschichtung im nordwestlichen tropischen Atlantik einen signifikanten Anstieg von SST (0,2 (^) C–0,5 (^) C) und Niederschlag (+ 19% ) im Sommer, wodurch der Ozean-Atmosphäre-Wasserkreislauf trotz negativer atmosphärischer Rückkopplung intensiviert wird. Tatsächlich dämpft die Atmosphäre die ozeanische Reaktion durch einen Anstieg des latenten Wärmeverlusts und eine Verringerung der kurzwelligen Strahlung, die die Meeresoberfläche erreicht. Im Winter sind die Auswirkungen der Salzschichtung viel schwächer, wahrscheinlich aufgrund einer tieferen Mischschicht zu dieser Zeit. In der äquatorialen Region stellten wir fest, dass die Salzgehaltsschichtung eine ganzjährige Verschiebung der Thermokline induziert und die Anomalie der kalten Zungenkühlung im Sommer verstärkt. Das Konzept der Barriereschicht wurde nicht als relevant identifiziert, um die SST-Reaktion auf die Salzgehaltsschichtung in unserer interessierenden Region zu erklären.

Dies ist eine Vorschau von Abonnementinhalten, auf die Sie über Ihre Institution zugreifen können.


3.3 Multiple lineare Regressionsanalyse (MLR)

Zur Berechnung der Tragekoeffizienten wurde eine multiple lineare Regressionsanalyse angewendet ( F ). Hier haben wir die OLS-Regressionsanalyse verwendet, die im Python-Modul statsmodels enthalten ist.

F repräsentiert Flüsse der jeweiligen Massenkomponente lithogenes Material (Lith.), biogenen Opals (Opal) und Karbonat (Carb.). Um die relative Bedeutung einzelner Ballastmineralien (RIB) für den POC-Fluss ( FPOC ) wurde ihr Beitrag zum vorhergesagten POC-Fluss berechnet:

wo ich weist auf die verschiedenen Ballastmineralien hin.


Der Salzgehalt der Meeresoberfläche (SSS) ist eine wesentliche Klimavariable. Es ist ein wichtiger Bestandteil des Wasserkreislaufs, als Indikator für Niederschlag und Verdunstung, Flussabfluss und Eisschmelze/-frost. Es ist ein wichtiger Treiber der ozeanischen Zirkulation durch seine Rolle bei der Ozeandichte. Es ist auch ein kritischer Parameter für das Verständnis der Variabilität der Kohlenstoffflüsse der Ozeane und liefert Informationen über die Wassermassen und ihre chemischen Eigenschaften. SSS im offenen Ozean wird seit 2010 vom Weltraum aus durch die SMOS-Missionen der ESA, die Aquarius/SAC-D-Missionen der NASA/CONAE und in jüngerer Zeit durch die SMAP-Mission der NASA überwacht.

Der Zweck dieser Sonderausgabe besteht darin, Beiträge zu sammeln, die die laufende Forschung im Zusammenhang mit der Fernerkundung des Salzgehalts der Meeresoberfläche durch weltraum- oder luftgestützte Sensoren sowie die kombinierte Nutzung von Satelliten-SSS mit anderen Beobachtungen (z. B. Höhenmesser, SST, . ) hervorheben. In-situ- oder Labormessungen zur Unterstützung der Verbesserung von Vorwärtsmodellen und Retrieval-Algorithmen sind ebenfalls willkommen. Angewandte und theoretische Forschungsbeiträge zu den vielfältigen Aspekten der Fernerkundung des Salzgehalts der Meeresoberfläche werden berücksichtigt.

Die Themen von Interesse umfassen, sind aber nicht beschränkt auf:

  • Verbesserungen in empirischen oder theoretischen Strahlungsübertragungsmodellen
  • Abschwächungstechniken für externe Störungen wie RFI, Sonne und Landverschmutzung
  • Vergleich und Validierung von Fernerkundungsprodukten mit In-situ-Beobachtungen
  • Bergungstechniken für eine verbesserte Küsten-SSS-Überwachung
  • Wechselwirkungen von SSS in hohen Breitengraden und Ozeanen mit der Kryosphäre
  • Regeneinfluss auf SSS
  • Synergistische Abfrage mit anderen Variablen wie Eiseigenschaften, Meeresoberflächentemperatur oder Bodenfeuchtigkeit
  • Neue Instrumententechnologie zur Verbesserung oder Erweiterung der SSS-Fernerkundungsfähigkeiten

Dr. Emmanuel Philippe Dinnat
Dr. Xiaobin Yin
Gastredakteure

Informationen zur Einreichung von Manuskripten

Manuskripte sollten online unter www.mdpi.com eingereicht werden, indem Sie sich auf dieser Website registrieren und einloggen. Sobald Sie sich registriert haben, klicken Sie hier, um zum Anmeldeformular zu gelangen. Manuskripte können bis zum Einsendeschluss eingereicht werden. Alle Papiere werden einem Peer-Review unterzogen. Angenommene Beiträge werden fortlaufend in der Zeitschrift veröffentlicht (sobald angenommen) und zusammen auf der Sonderausgabe-Website aufgelistet. Eingeladen sind Forschungsartikel, Übersichtsartikel sowie Kurzmitteilungen. Bei geplanten Arbeiten können Titel und Kurzfassung (ca. 100 Wörter) zur Veröffentlichung auf dieser Website an die Redaktion geschickt werden.

Eingereichte Manuskripte sollten weder zuvor veröffentlicht worden sein, noch für eine Veröffentlichung an anderer Stelle in Betracht gezogen werden (außer Konferenzberichtspapiere). Alle Manuskripte werden in einem Single-Blind-Peer-Review-Verfahren gründlich begutachtet. Ein Leitfaden für Autoren und andere relevante Informationen zur Einreichung von Manuskripten finden Sie auf der Seite Hinweise für Autoren. Fernerkundung ist eine internationale, von Experten begutachtete, halbmonatlich erscheinende Open-Access-Zeitschrift, die von MDPI herausgegeben wird.

Bitte besuchen Sie die Seite Hinweise für Autoren, bevor Sie ein Manuskript einreichen. Die Article Processing Charge (APC) für die Veröffentlichung in dieser Open-Access-Zeitschrift beträgt 2400 CHF (Schweizer Franken). Eingereichte Arbeiten sollten gut formatiert sein und gutes Englisch verwenden. Autoren können den englischen Redaktionsservice von MDPI vor der Veröffentlichung oder während der Überarbeitung der Autoren nutzen.


Der Salzgehalt der Ozeane beeinflusst die schnelle Intensivierung tropischer Wirbelstürme stark

Wissenschaft

Schnelle Intensivierung ist definiert als ein Ereignis, bei dem die Intensität eines tropischen Wirbelsturms innerhalb von 24 Stunden um 30 Knoten oder mehr zunimmt. Die Vorhersage ist derzeit eine der größten Herausforderungen für operative Hurrikan-Prognostiker. Tropische Wirbelstürme verstärken sich, indem sie der Meeresoberfläche Wärmeenergie entziehen. Frühere Forschungen haben gezeigt, dass neben der Meeresoberflächentemperatur vor dem Sturm auch der Wärmeinhalt des Oberozeans oder die Tiefe des Warmwasserspeichers eine wichtige Rolle für die schnelle Intensivierung spielen. Folglich sind die Meeresoberflächentemperatur und der Wärmegehalt des oberen Ozeans die einzigen ozeanischen Parameter, die in statistischen Schemata zur schnellen Intensivierung verwendet werden. Während frühere Forschungen gezeigt haben, dass Wasser mit niedrigem Salzgehalt an der Meeresoberfläche eine wichtige Rolle bei der Intensivierung tropischer Wirbelstürme durch seine Wirkung auf die durch tropische Wirbelstürme verursachte vertikale Vermischung und die Abkühlung der Meeresoberflächentemperatur spielen kann, wurde seine spezifische Rolle bei der schnellen Intensivierung nicht bewertet. Mit einer Reihe von Beobachtungen und numerischen Modellsimulationen zeigte ein Team von Wissenschaftlern, darunter Mitarbeiter des Pacific Northwest National Laboratory des US-Energieministeriums, dass der Salzgehalt einen signifikanten Einfluss auf die schnelle Intensivierung im westlichen tropischen Atlantik hat.

Einfluss

Obwohl nur etwa 10 % der tropischen Wirbelstürme eine schnelle Intensivierung erfahren, sind die sozioökonomischen Auswirkungen dieses Phänomens unverhältnismäßig hoch, da alle Hurrikane der Kategorie 4 und 5 im Atlantik irgendwann im Laufe ihres Lebens eine schnelle Intensivierung erfahren. Während der atlantischen Hurrikansaison 2017 erlebten mehrere verheerende Hurrikane eine schnelle Intensivierung, bevor sie auf Land trafen, wie die Hurrikane Harvey, Irma und Maria. Im Jahr 2018 erlebten die Hurrikane Florence und Michael eine explosionsartige schnelle Intensivierung, bevor sie über den Carolinas bzw. dem Florida Panhandle auf Land trafen. In jüngerer Zeit erlebte Hurrikan Dorian im August 2019 eine rasante Verschärfung, bevor er die Bahamas mit der Sense überzog. Auch das Phänomen der schnellen Intensivierung hat einen wichtigen Einfluss auf die Hurrikan-Klimatologie. Da die meisten numerischen Modelle derzeit nicht in der Lage sind, eine schnelle Intensivierung von Hurrikanen zu simulieren, ist die Identifizierung von Schlüsselfaktoren, die zur Vorhersagbarkeit einer schnellen Intensivierung beitragen, entscheidend, um die Vorhersage einer schnellen Intensivierung für die Notfallvorsorge zu verbessern.

Zusammenfassung

Zunächst analysierte das Team die Meeresoberflächentemperaturen vor dem Sturm, die durch tropische Wirbelstürme verursachte Abkühlung der Meeresoberflächentemperatur und die Luft-Meer-Enthalpieflüsse. Sie stellten fest, dass die Rolle des Ozeans bei der Intensivierung tropischer Wirbelstürme mit zunehmender Intensität zunimmt. Das bedeutet, dass der Ozean für sich schwach verstärkende tropische Wirbelstürme möglicherweise keine wesentliche Rolle spielt. Für sich schnell verstärkende Hurrikane spielt jedoch der unterirdische Ozean eine entscheidende Rolle. Dies liegt daran, dass die Intensität von tropischen Wirbelstürmen, die sich schnell intensivieren, im Allgemeinen höher ist und die vertikale Durchmischung erheblich tiefer reicht, wodurch Ozeanschichtungseffekte eine Rolle spielen können.

Als nächstes zeigten die Forscher, dass der westliche tropische Atlantik basierend auf der relativen Bedeutung von Temperatur und Salzgehalt für die Schichtung der Ozeandichte grob in zwei Regionen unterteilt werden kann: (1) Eine westliche Unterregion, die das westliche Karibische Meer und den Golf von Mexiko umfasst, wo die Die thermische Struktur des Ozeans dominiert die Ozeanschichtung und (2) eine östliche Subregion, die die Amazonas-Orinoco-Flusswolkenregion und das östliche Karibische Meer umfasst, wo der Salzgehalt hauptsächlich die Dichte des oberen Ozeans bestimmt. Die Forscher analysierten die Ozeanschichtung, den Salzgehalt der Meeresoberfläche und das Wärmepotenzial tropischer Wirbelstürme und stellten fest, dass der unterirdische Ozean in beiden Regionen keine wichtige Rolle für sich schwach verstärkende Hurrikane spielt. Für eine schnelle Intensivierung spielen jedoch die thermische und salzhaltige Schichtung des Ozeans in den westlichen bzw. östlichen Subregionen eine wichtige Rolle.

Die Forscher bestätigten diese Ergebnisse mit einer Reihe numerischer Experimente, die mit einem Ozean-Mischschichtmodell durchgeführt wurden. Sie initialisierten das Price-Weller-Pinkel-Mischschichtmodell mit vertikalen Ozeantemperatur- und Salzgehaltsprofilen von Argo-Flossen und setzten es tropischen Wirbelstürmen aus, die verschiedene Intensitätsraten darstellen. Anschließend führten die Forscher Simulationen mit und ohne Salzgehalt durch. Die Simulationen zeigten, dass der Salzgehaltseffekt auf die durch tropische Wirbelstürme induzierte Vermischung und die Abkühlung der Meeresoberflächentemperatur deutlich wird, wenn die Intensität der tropischen Wirbelsturmintensivierung höher wird, was die Beobachtungsergebnisse unterstützt. Schließlich zeigte das Team mithilfe der statistischen binären Klassifikationstechnik der logistischen Regression, dass die Einbeziehung des Salzgehalts die Fähigkeit des Modells verbessert, die Wahrscheinlichkeit einer schnellen Intensivierung zu erkennen. Angesichts dieser Studie verspricht die Verfügbarkeit von Messungen des Oberflächensalzgehalts auf globaler Ebene und nahezu in Echtzeit von Satelliten eine Verbesserung der operativen Prognosen zur schnellen Intensivierung.


Der Südliche Ozean dominiert die ozeanische Aufnahme von vom Menschen verursachtem Kohlendioxid (CO2). Wie viel CO2 er speichern kann, hängt vom Salzgehalt seines Oberflächenwassers ab. Das haben Klimaforscher der Universität Bern nun mit Computersimulationen aus einem Ensemble von Erdsystemmodellsimulationen gezeigt. Mit dieser neuen Beziehung haben sie die großen Unsicherheiten bei den Schätzungen der zukünftigen CO2-Senke im Südpolarmeer erheblich reduziert.

05. Mai 2021 – Medienmitteilung Universität Bern/ SU

Wer den globalen Kohlenstoffkreislauf erforscht, hat es mit unvorstellbar großen Zahlen zu tun. Der Südliche Ozean – die weltweit größte Senkenregion für vom Menschen verursachtes CO2 – wird voraussichtlich im Zeitraum von 1850 bis 2100 unter hohem CO-Gehalt insgesamt etwa 244 Milliarden Tonnen von Menschen verursachtem Kohlenstoff aus der Atmosphäre aufnehmen2 Emissionsszenario. Aber die Aufnahme könnte möglicherweise nur 204 oder bis zu 309 Milliarden Tonnen betragen. So stark variieren die Prognosen der aktuellen Generation von Klimamodellen. Der Grund für diese große Unsicherheit ist die komplexe Zirkulation des Südlichen Ozeans, die in Klimamodellen nur schwer korrekt abgebildet werden kann.

Der Salzgehalt des Oberflächenwassers ist entscheidend

“Die Forschung versucht seit langem, dieses Problem zu lösen. Jetzt ist es uns gelungen, die große Unsicherheit um rund 50 Prozent zu reduzieren,”, sagt Jens Terhaar, Postdoc an der Klima- und Umweltphysik, Physik-Institut und Oeschger-Zentrum für Klimaforschung der Universität Bern. Gemeinsam mit den Professoren Thomas Frölicher und Fortunat Joos von der Universität Bern hat Terhaar gerade in der Fachzeitschrift „Sciences Advances“ eine neue Methode zur Begrenzung des CO . des Südlichen Ozeans vorgestellt2 Waschbecken. Der Zusammenhang zwischen der Aufnahme von menschengemachtem CO2 und der Salzgehalt des Oberflächenwassers ist der Schlüssel dazu. “Unsere Entdeckung, dass diese beiden Faktoren eng miteinander verbunden sind, hat uns geholfen, das zukünftige CO des Südlichen Ozeans besser einzudämmen2 Waschbecken”, erklärt Thomas Frölicher. Eine bessere Begrenzung der Kohlenstoffsenke im Südpolarmeer ist eine Voraussetzung, um den zukünftigen Klimawandel zu verstehen. Der Ozean absorbiert mindestens ein Fünftel des menschengemachten CO2 -Emissionen und verlangsamt so die globale Erwärmung. Der weitaus größte Teil dieser Aufnahme, etwa 40 Prozent, findet im Südpolarmeer statt.

In ihrer Studie zeigen die drei Klimaforscher, warum der Salzgehalt des Oberflächenwassers der Ozeane ein guter Indikator dafür ist, wie viel vom Menschen verursachtes CO2 wird ins Meeresinnere transportiert. Modelle, die einen niedrigen Salzgehalt in den Oberflächengewässern des Südlichen Ozeans simulieren, haben zu leichtes Wasser und transportieren daher weniger Wasser und CO2 ins Meeresinnere. Dadurch nehmen sie auch weniger CO . auf2 aus der Atmosphäre. Modelle mit höherem Salzgehalt zeigen dagegen eine höhere Absorption von CO2 aus der Atmosphäre. Der durch Beobachtungen ermittelte Salzgehalt der Oberflächengewässer des Südlichen Ozeans ermöglichte es den Berner Forschenden, die Unsicherheit in den verschiedenen Modellprojektionen einzugrenzen.

Auf dem Weg zum Pariser Klimaziel

Die neuen Berechnungen aus Bern, die zum Teil am “Piz Daint” durchgeführt wurden, reduzieren nicht nur Unsicherheiten bei CO2 aufnehmen und damit genauere Prognosen ermöglichen, zeigen aber auch, dass das Südpolarmeer bis zum Ende des 21. Jahrhunderts rund 15 Prozent mehr CO . aufnehmen wird2 als bisher gedacht. [Betonung hinzugefügt.] Dies ist nur eine kleine Hilfestellung auf dem äußerst anspruchsvollen Weg zum Pariser Temperaturziel von 1,5 Grad. “Die Reduzierung von menschengemachtem CO2 Emissionen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe bleiben äußerst dringend, wenn wir die Ziele des Pariser Klimaabkommens erreichen wollen,&8221 stellt Fortunat Joos klar.


Forschung findet Zusammenhang zwischen Niederschlag und Ozeanzirkulation in Vergangenheit und Gegenwart

Eine Abbildung, die die Korrelation zwischen dem Salzgehalt im Golf von Mexiko, einem Indikator für die Stärke der Meeresströmung, mit Niederschlag und dem Salzgehalt der Ozeane in der Neuzeit (Farbschwaden) und den Niederschlägen während der Kleinen Eiszeit (Formen) zeigt. Rot zeigt an, dass Wasser salziger ist als vorhanden, und Blau ist frischer. Grün zeigt ein feuchteres Klima als gegenwärtig an, und Braun ist trockener. Quelle: Thirumalai et al., 2018.

Untersuchungen an der University of Texas in Austin haben ergeben, dass Veränderungen der Meeresströmungen im Atlantik die Niederschläge in der westlichen Hemisphäre beeinflussen, und dass diese beiden Systeme seit Tausenden von Jahren miteinander verbunden sind.

Die Ergebnisse, veröffentlicht am 26. Januar in Naturkommunikation, sind wichtig, weil der detaillierte Blick auf das vergangene Klima der Erde und die Faktoren, die es beeinflusst haben, Wissenschaftlern helfen könnte zu verstehen, wie diese Faktoren unser Klima heute und in Zukunft beeinflussen können.

„Die Mechanismen, die diese Korrelation [in der Vergangenheit] zu treiben scheinen, sind die gleichen, die auch in modernen Daten eine Rolle spielen“, sagte Hauptautor Kaustubh Thirumalai, Postdoktorand an der Brown University, der die Forschung während seiner Promotion durchführte . an der UT Austin Jackson School of Geosciences. „Die Oberflächenzirkulation des Atlantischen Ozeans, und wie auch immer sich das ändert, hat Auswirkungen darauf, wie sich die Niederschläge auf den Kontinenten ändern.

Thirumalai leitete die Arbeit am Institut für Geophysik der Universität von Texas (UTIG), einer Forschungseinheit der UT Jackson School of Geosciences. Zu den Co-Autoren gehören UTIG-Wissenschaftler und Forscher des U.S. Geological Survey St. Petersburg Coastal and Marine Science Center und des Massachusetts Institute of Technology.

Kaustubh Thirumalai, der an der Jackson School promoviert hat und jetzt Postdoc an der Brown University ist, hilft bei der Bergung eines CTD-Instruments an Bord der R/V Point Sur im nördlichen Golf von Mexiko. Das Instrument erfasst Meerwasserproben und misst physikalische Parameter wie die Temperatur. Bildnachweis: Caitlin Reynolds (USGS)

Die Oberflächenzirkulation des Atlantischen Ozeans ist ein wichtiger Teil des globalen Klimas der Erde, indem warmes Wasser von den Tropen in Richtung der Pole transportiert wird. Grundlage der Forschung war es, die Veränderungen der Ozeanzirkulation in neuen Details zu verfolgen, indem drei Sedimentkerne untersucht wurden, die 2010 während einer wissenschaftlichen Kreuzfahrt aus dem Meeresboden des Golfs von Mexiko gewonnen wurden. Die Proben geben Aufschluss über Faktoren, die die Stärke der Meeresströmung in etwa 30-Jahres-Schritten in den letzten 4.400 Jahren beeinflusst haben.

„Wenn wir in Schritten von 30 zurückgehen, sind wir gut positioniert, um Dinge in der Größenordnung von Jahrhunderten zu verstehen“, sagte Thirumalai. „Und die Frage, die wir uns gestellt haben, war, was uns diese Rekonstruktionen von Temperatur und Salzgehalt über die größere Oberflächenzirkulation des Atlantiks sagen können.“

Die geringen Zeitintervalle, die Wissenschaftler in den Bohrkernen erfassen konnten, sind auf die großen Sedimentmengen zurückzuführen, die aus Flüssen in Mexiko und Nordamerika in den Golf münden. Die Wissenschaftler extrahierten Daten über Temperatur- und Salzgehaltsdaten – Faktoren, die die Stärke der Meeresströmungen beeinflussen – aus im Meer lebenden Mikroorganismen, den Foraminiferen, die in den Sedimenten konserviert sind.

Die Daten zeigten, dass die Oberflächenzirkulation des Atlantischen Ozeans während der Kleinen Eiszeit im Vergleich zu heute viel schwächer war, einer kühlen Periode, die vermutlich durch vulkanische Aktivität von 1450-1850 ausgelöst wurde. Da bekannt ist, dass diese Meeresströmungen das globale Klima beeinflussen, wollten die Forscher sehen, ob sie mit den Niederschlägen auf der westlichen Hemisphäre korrelieren und wie sich eine solche Korrelation im Laufe der Zeit ändern könnte.

Um die Korrelation während der Kleinen Eiszeit zu berechnen, verglichen die Forscher die Kerndaten mit Proxys für Niederschlagsdaten, wie zum Beispiel Daten von Jahrringen, Höhlenformationen und anderen Naturaufzeichnungen. Und um die moderne Korrelation zu berechnen, verglichen sie im letzten Jahrhundert von Menschen gesammelte Daten über Temperatur und Salzgehalt des Golfs und Niederschlag in der westlichen Hemisphäre. Sie analysierten auch Daten eines Klimamodells, das vom Max-Planck-Institut für Meteorologie in Deutschland entwickelt wurde, um vorherzusagen, wie die Korrelation zwischen Strömung und Niederschlag während der Kleinen Eiszeit sein würde.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Oberflächenströmungen des Atlantischen Ozeans in Gegenwart und Vergangenheit mit Niederschlagsmustern in der westlichen Hemisphäre korrelieren. Thirumalai sagte, dass dieses Ergebnis aus zwei Gründen wichtig ist. Es zeigt, dass eine Korrelation zwischen den aktuellen und den Niederschlagsmustern besteht und dass die Korrelation in Datensätzen offensichtlich ist, die unterschiedliche Zeitskalen abdecken.

Die Meeresoberflächenströmungen der Welt. opengeology.com

„Es war bemerkenswert“, sagte Thirumalai. "Diese Muster, die auf einer dekadischen Analyse moderner Daten basieren, und dann die Hydroklima-Proxys, die den Salzgehalt der Ozeane und die Niederschläge an Land angeben, scheinen das gleiche Bild zu zeigen."

Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Oberflächenzirkulation des Atlantischen Ozeans für den Niederschlag und dass Änderungen der Strömung weitreichende Auswirkungen haben können. Das bedeutet, dass zukünftige Änderungen des Salzgehalts und der Temperatur des Golfs voraussichtlich das Klima auf andere Weise beeinflussen werden.

„Die Studie zeigt einen robusten Zusammenhang zwischen den Veränderungen der Ozeanzirkulation im Atlantikbecken und den Niederschlägen in den angrenzenden Kontinenten in den letzten 4.000 Jahren auf Jahrhundertebene“, sagte UTIG-Direktor Terry Quinn, ein Mitautor der Studie. „Und damit liefert es eine Grundlage für Vorhersagen, wie sich dieser Teil des Klimasystems in Zukunft verhalten könnte.“

Die Forschung wurde von der National Science Foundation, der National Oceanic and Atmospheric Administration, dem Consortium for Ocean Leadership, der UT Jackson School of Geosciences und der Brown University unterstützt.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an: Anton Caputo, Jackson School of Geosciences, 512-232-9623 Monica Kortsha, Jackson School of Geosciences, 512-471-2241


Tong Lee, NASA JPL, USA
Aida Alvera Azcarate, Universität Lüttich, Belgien
Eric Bayler, NOAA, USA
Frederick Bingham, University of North Carolina Wilmington, USA
Jacqueline Boutin, Universität Sorbonne, Frankreich
Kyla Drushka, University of Washington, USA
Paul Durack, Lawrence Livermore National Lab, USA
Arnold Gordon, Columbia University, USA (Lokaler Gastgeber)
Eric Hackert, NASA GSFC, USA
Simon Josey, National Oceanography Centre, UK
Matthew Martin, UK Met Office, UK
Elisabeth Remy, Mercator-Ocean, Frankreich
Nicolas Reul, IFREMER, Frankreich
Gilles Reverdin, Universität Sorbonne, Frankreich
Roberto Sabia, Telespazio-Vega/ESA, EU
Klaus Scipal, ESA, EU
Julian Schanze, Erd- und Weltraumforschung, USA
Antonio Turiel, Institut für Meereswissenschaften, Spanien
Nadya Vinogradova Shiffer, NASA-Hauptquartier, USA

Europäische Weltraumorganisation
CLIVAR (Klima und Ozean – Variabilität, Vorhersagbarkeit und Veränderung)


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