Die terdiurnale Ozeanflut auf dem Mond hat eine Periode von etwa 8,2804 Stunden und weist theoretisch eine kleine Amplitude auf. Sein größter Gleichgewichtswirkungsterm beträgt nur 2,56 mm und hat im Allgemeinen kaum Auswirkungen auf die Schifffahrt oder andere maritime Aktivitäten. Daher wurde ihr in früheren Studien nicht viel Aufmerksamkeit geschenkt, und das Verständnis der Eigenschaften der M3-Flut in verschiedenen Regionen der Welt ist äußerst begrenzt.
Allerdings sind die durch die M3-Gezeiten verursachten Wasserstandsschwankungen in bestimmten Gebieten viel größer als die theoretische Gezeitenamplitude. Darüber hinaus kann die M3-Flut stark vom globalen Meeresspiegelanstieg beeinflusst werden. Um die Genauigkeit von Gezeitenvorhersagen und Geodäsie zu verbessern, ist es daher wichtig, Gezeiten höherer Ordnung wie M3 besser zu verstehen.
Ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Jiayi Pan am College of Geography and Environment der Jiangxi Normal University, darunter Dr. Adam Devlin, arbeitete mit Dr. Déborah Idier vom French Geological Survey zusammen und nutzte Wasserstandsbeobachtungsdaten von 157 Gezeitenmessstationen in mehreren Regionen weltweit, Satellitenaltimetrie-Assimilationsdaten und numerische Simulation zur systematischen Analyse der Eigenschaften von M3-Gezeiten in mehreren Regionen.
Sie verwendeten außerdem ein numerisches Modell, um die zukünftigen Trends der M3-Gezeiten bei globaler Erwärmung und Anstieg des Meeresspiegels zu untersuchen.
Es wurden sechs Hauptforschungsbereiche ausgewählt und stündliche Gezeitenmessdaten mithilfe einer harmonischen Methode mit einem Zeitfenster von neun Jahren und einem Zeitschritt von drei Monaten analysiert, um die M3-Amplitude zu bestimmen und eine kontinuierliche Zeitreihe der Admittanzamplituden von M3 zu erstellen. Die Analyseergebnisse zeigen, dass die M3-Amplitude an den meisten Standorten in den Untersuchungsgebieten deutlich größer ist als der Gleichgewichtstidewert.
In der westlichen Pazifikregion wurden größere M3-Amplituden an Orten wie dem Ostchinesischen Meer, dem nördlichen Südchinesischen Meer, Surabaya in Indonesien und den nordöstlichen Meeren Australiens beobachtet. An der Westküste der Insel Kyushu und der Zentralküste Chinas ist die Amplitude relativ moderat, im Ariake-Meer nimmt sie jedoch deutlich zu. In der Koreastraße ist die M3-Amplitude größer oder gleich 10,0 mm und nimmt in Richtung des östlichen Japanischen Meeres allmählich ab.
Die M3-Amplitude von TPXO in der Bucht von Tokio und der Bucht von Nagoya beträgt etwa die Hälfte des beobachteten Wertes. Im nordamerikanischen Raum liegt die M3-Amplitude im Nordwestpazifik zwischen 18,3 und 22,6 mm, bei Bella Bella im Süden ist sie jedoch deutlich kleiner. Im europäischen Festlandsockelgebiet ist die M3-Flut an der komplexen Küstenlinie des europäischen Festlandsockelgebiets im Allgemeinen groß, mit großen Unterschieden zwischen den Unterregionen.
Die M3-Amplitude im Gebiet der Schottischen See ist fast immer größer als 20 mm und erreicht in Tobermory 39,3 mm. Die Amplitude in der Nordirischen See ist ebenfalls groß, insbesondere in der Gegend von Liverpool und Umgebung (27–37 mm), und erreicht in Millport etwa 52 mm. Da sich in der Nähe ein Gezeitenknoten befindet, liegt die Amplitude von M3 im Bereich der Isle of Man-See nahe bei Null. In der südlichen Irischen See ist die Amplitude geringer, in der Bristolstraße nimmt sie jedoch deutlich zu.
Die Forscher führten außerdem eine eingehende Analyse der Daten von 61 Gezeitenmessstationen mit längeren Aufzeichnungen durch, um langfristige Änderungen der M3-Amplituden zu bestimmen. Dies zeigte, dass verschiedene geografische Gebiete unterschiedliche Merkmale bei den langfristigen Änderungen der M3-Amplitude aufweisen. Beispielsweise zeigt die M3-Amplitude in der Nordwestpazifikregion und entlang der Nordatlantikküste Nordamerikas ein deutlich positives Wachstum.
An den meisten Pegelstationen in Europa weist die M3-Amplitude einen negativen langfristigen Trend auf. Dieser Trend hat sich auch in bestimmten Gebieten in Japan und Korea bestätigt, wo die M3-Amplitude sowohl starke positive als auch negative Trends aufweist. Um ein tieferes Verständnis der Auswirkungen des Meeresspiegelanstiegs auf M3 zu erlangen, nutzten die Forscher das MARS-Modell zur Simulation und Analyse. Diese Simulationen berücksichtigten verschiedene Szenarien für den Anstieg des Meeresspiegels im Bereich von 0,5 m bis 3,0 m.
Die Ergebnisse zeigen, dass mit einem Anstieg des Meeresspiegelanstiegs die M3-Amplitude in einigen Gebieten zunächst zunimmt, bei Erreichen eines bestimmten Schwellenwerts jedoch abnimmt. Dieses Phänomen ist besonders deutlich in der Irischen See und im Golf von Biskaya. In anderen Gebieten, wie zum Beispiel dem Ärmelkanal, nimmt die M3-Amplitude weiter zu. Solche unterschiedlichen subregionalen Reaktionen auf einen im Wesentlichen einheitlichen Antrieb lassen stark auf einen bedeutenden Resonanzmechanismus auf dem Europäischen Schelf schließen.
Diese Ergebnisse liefern wertvolle Informationen über Veränderungen der M3-Amplitude und zeigen auch die möglichen Auswirkungen des Meeresspiegelanstiegs auf die Resonanz des europäischen Festlandsockelmeeres. Diese Resonanzänderung kann ein Schlüsselfaktor sein, der langfristige Änderungen der M3-Amplitude verursacht. Dieses Forschungsergebnis ermöglicht es uns, die Auswirkungen des Meeresspiegelanstiegs auf die M3-Flut besser zu verstehen.
Der Erstautor dieser Forschungsarbeit ist Dr. Adam Devlin von der Jiangxi Normal University (derzeit an der University of Hawaii tätig), und der korrespondierende Autor ist Professor Pan Jiayi von der Jiangxi Normal University. An der Untersuchung beteiligte sich auch Dr. Déborah Idier vom Französischen Geologischen Dienst.
Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft China Geowissenschaften.
Mehr Informationen:
Adam Thomas Devlin et al., Multiregionale Beobachtungen und Validierung der M3-Ozeanflut, Wissenschaft China Geowissenschaften (2023). DOI: 10.1007/s11430-022-1151-0