Hochmoderne saisonale Vorhersagesysteme liefern Vorhersagen über ungewöhnliche Klimabedingungen in der Atmosphäre, im Ozean, auf dem Festland und in anderen Komponenten des Klimas. Diese Systeme sind in der Lage, Klimavariablen wie Temperatur und Niederschlag Monate im Voraus vorherzusagen. Ein Hauptgrund für diese Fähigkeit ist die berühmte Wechselwirkung zwischen Ozean und Atmosphäre, die als El Niño Southern Oscillation (ENSO) bekannt ist. ENSO verändert die atmosphärische Zirkulation im gesamten tropischen Pazifik und verursacht dadurch Fernverbindungen, die das saisonale Klima auf der ganzen Welt verändern. Der obere Ozean fungiert als „Gedächtnisbank“, indem er eine langfristige Wärmespeicherung für die Region bereitstellt. Unsere Fähigkeit, saisonale Veränderungen vorherzusagen, wird daher stark vom Wärmegehalt des Ozeans unter der Oberfläche (OHC) im tropischen Pazifik beeinflusst. Anomalien des Wärmegehalts des Ozeans (OHC) bleiben typischerweise mehrere Monate bestehen, was diese Variable zu einer wichtigen Komponente der saisonalen Vorhersagbarkeit sowohl im Ozean macht und die Atmosphäre. Die Fähigkeit saisonaler Vorhersagesysteme zur Vorhersage von OHC bleibt jedoch weitgehend ungetestet. Eine Studie, die gerade in veröffentlicht wurde Klimadynamik Unter der Leitung der CMCC Foundation präsentiert das Euro-Mediterranean Centre on Climate Change (CMCC) eine Bewertung der Vorhersagefähigkeit des Ozeanwärmegehalts in den oberen 300 m in zwei hochmodernen saisonalen Vorhersagesystemen.
„Trotz seiner wichtigen Rolle bei der saisonalen Vorhersagbarkeit und den potenziellen Anwendungen gab es keine umfassende Validierung des Ozeanwärmegehalts in saisonalen Vorhersagesystemen“, erklärt Ronan McAdam, CMCC-Forscher bei Ocean Modeling and Data Assimilation Division und Erstautor der Studie. „Nach unserem Wissen ist dies der erste Versuch, die Vorhersagefähigkeiten von OHC auf saisonalen Zeitskalen und für den globalen Ozean abzuschätzen.“ Die beiden in dieser Forschung verwendeten Vorhersagesysteme sind das Seasonal Prediction System Version 3 der CMCC Foundation (CMCC- SPS3) und das saisonale Vorhersagesystem der fünften Generation des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersage (EZMW-SEAS5). Seit 2018 tragen beide Systeme zum Copernicus Climate Change Service (C3S) bei, der saisonale Vorhersagen von Niederschlag, 2-m-Temperatur und mehr online frei verfügbar macht.
Insgesamt fanden die Forscher heraus, dass dynamische Systeme geschickte saisonale Vorhersagen von OHC in den oberen 300 m über eine Reihe von vorhergesagten Startzeiten, Jahreszeiten und dynamischen Umgebungen machen. Die oberen 300 m wurden ausgewählt, weil sie viele verschiedene Phänomene über dem Ozean umfassen, die entweder für die Vorhersagbarkeit oder Anwendungen relevant sind. Um einige Beispiele zu nennen, werden in den Tropen der ENSO-Zyklus und die damit korrelierten Ereignisse stark durch den Wärmegehalt der Ozeane im tropischen Pazifik beeinflusst, während im Nordatlantik OHC-Anomalien die Bildung von Hurrikanen beeinflussen. Die Meeresfauna ist auch von der Verdrängung des Lebensraums und dem Schrumpfen unter der Oberfläche betroffen. Daher kann eine frühzeitige Vorhersage von OHC-Anomalien zur Minderung von Extremereignissen beitragen.
Die Studie zeigt, dass es möglich ist, genaue Vorhersagen über die Erwärmung des Untergrunds bis zu zwei Jahreszeiten im Voraus zu treffen, was ein breites Spektrum potenzieller Anwendungen für saisonale Meeresvorhersagen eröffnet. Beispielsweise würden saisonale Vorlaufzeiten eine frühzeitige Vorhersage von Meeresbedingungen ermöglichen, die extreme Hitzeereignisse wahrscheinlicher machen, und daher Fischereien, Aquakulturfarmen und Meeresschutzgebieten ausreichend Zeit geben, sich auf ungünstige Ereignisse vorzubereiten.
„Obwohl es einige Studien zur Verwendung von Vorhersagen des Wärmeinhalts gibt, werden die potenziellen Anwendungen vielleicht noch nicht allgemein anerkannt“, schließt Ronan McAdam. „Eine spannende und dringende Aufgabe für saisonale Vorhersagen in naher Zukunft ist die Vorhersage mariner Hitzewellen, die entweder in der Tiefe auftreten oder durch Wärmeanomalien unter der Oberfläche angetrieben werden. Die Rolle von OHC bei marinen Hitzewellen ist tatsächlich zweifach: erhöhte OHC kann eine Rolle spielen Das Auftreten von Hitzewellen ist wahrscheinlicher und kann daher ein Treiber für eine sogenannte ozeangetriebene Hitzewelle sein oder selbst ein Hinweis darauf sein, dass eine Hitzewelle auftritt.Die durchschnittliche Dauer solcher Ereignisse nimmt weltweit zu und überschreitet die Zeitskalen von saisonale Vorhersagen. Glücklicherweise wird erwartet, dass Ereignisse, die durch die Erwärmung des Untergrunds verursacht werden, besser vorhersehbar sind als solche, die hauptsächlich durch relativ abrupte atmosphärische Störungen verursacht werden. Die frühzeitige Vorhersage der Erwärmung des Untergrunds könnte für mehrere Branchen wie Aquakultur und Fischerei von großem wirtschaftlichem und praktischem Nutzen sein könnte die Bemühungen zum Schutz der Meere gegen Massensterben unterstützen.“
Aufgrund der potenziellen Rolle, die solche Vorhersagen bei der sozioökonomischen Entscheidungsfindung spielen könnten, wird der nächste Schritt bei der Arbeit an saisonalen Meeresvorhersagen daher die Validierung von Indizes sein, die sozioökonomische Relevanz haben, wie z. B. die Anzahl und Intensität von Extremereignissen. Jede Validierung dieser Art erfordert Kontext darüber, wie sich Schlüsselvariablen wie OHC in saisonalen Vorhersagesystemen verhalten. Diese Studie war ein erster Schritt in diese Richtung auf globaler Ebene.
Ronan McAdam et al., Fähigkeit zur saisonalen Vorhersage des Wärmegehalts des oberen Ozeans in gekoppelten hochauflösenden Systemen, Klimadynamik (2022). DOI: 10.1007/s00382-021-06101-3
Bereitgestellt von der CMCC Foundation – Euro-Mediterranean Centre on Climate Change