Durch die Integration feinkörniger regionaler Daten mit einem hochauflösenden Ozeanmodell haben KAUST-Forscher die erste präzise historische Rekonstruktion der Zirkulation im Roten Meer entwickelt. Die daraus resultierende Neuanalyse offenbart neue Merkmale der aktuellen Zirkulation, Temperatur, Salzgehalt und ozeanischen Verhaltens, die in den gröberen Standardanalysen der globalen Ozeane nicht erkennbar sind.
„Derzeit stützen sich Industrie und Wissenschaftler auf globale Ozeandatensätze, die die Eigenschaften der regionalen Meere nicht auflösen“, sagt der Klimatologe Ibrahim Hoteit, der das Forschungsteam leitete. „Dies kann erhebliche finanzielle und wissenschaftliche Auswirkungen haben.“
Bestehende globale Ozeanmodelle verwenden grobe Modellierungsgitter und sind auf die Beschreibung globaler Zirkulationen abgestimmt. Daher sind sie nicht in der Lage, genaue Analysen von Ozeanphänomenen auf kleineren regionalen Skalen zu erstellen. Ein wesentlicher Grund dafür ist der enorme Rechenaufwand selbst für grobe globale Modelle, der es schwierig macht, ihre Auflösung zu erhöhen.
Um lokale und regionale Daten effektiv zu nutzen und dennoch rechnerisch umsetzbar zu sein, ist es daher notwendig, eine Neuanalyse auf einem kleineren regionalen Maßstab mit einer feineren Gittergröße durchzuführen. Aufgrund der begrenzten Datenverfügbarkeit stellt dies eine Herausforderung für die Region des Roten Meeres dar.
„Im Roten Meer mangelt es im Allgemeinen an Langzeitdatensätzen, was die Herausforderungen beim Verständnis und bei der Vorhersage der spezifischen Klimamuster und -dynamiken in dieser Region verschärft“, sagt Sivareddy Sanikommu vom Forschungsteam.
Um den regionalen Datensatz zusammenzustellen, integrierte das Forschungsteam alle verfügbaren Satelliten- und In-situ-Meeresdaten und integrierte eine verbesserte Bathymetrie sowie ein hochauflösendes räumliches Raster und eine interne regionale hochauflösende Atmosphäre. Anschließend haben sie ihre Ozeanmodellparameter durch umfangreiche Empfindlichkeitsexperimente verfeinert, um die Physik des Roten Meeres genau abzubilden.
„Wir haben einen recheneffizienten Ensemble-Ansatz entwickelt, der aktuelle und historische Szenarien kombiniert und die hochmodernen Rechenfähigkeiten des KAUST-Supercomputers Shaheen nutzt“, sagt Sanikommu. „Das bedeutete, dass wir in der Lage waren, Unsicherheiten in verschiedenen Eingaben zu berücksichtigen und den Rechenaufwand für die Durchführung der für diese Studie erforderlichen groß angelegten Simulationen zu bewältigen.“
Die neue Reanalyse des Roten Meeres löste einen dreischichtigen Transportstrom durch die Bab-al-Mandab-Straße im Sommer auf – ein Merkmal, das in globalen Modellen als zweischichtiger Transport simuliert wurde – und reproduzierte saisonale Anomalien, zwischenjährliche Schwankungen des Salzgehalts sowie der Temperatur und des Meeresspiegels Trends genauer als globale Modelle.
„Unsere Studie stellt eine Warnung vor der Verwendung globaler Modelle für die Entscheidungsfindung dar, insbesondere im Zusammenhang mit Megaentwicklungen wie denen, die derzeit in Saudi-Arabien stattfinden. Dies zeigt am Beispiel des Roten Meeres, wie wichtig es ist, genaue regionale Modelle und Datensätze unter Verwendung lokaler Daten zu erstellen.“ „, sagt Hoteit.
Die Forschung wird in der Zeitschrift veröffentlicht Bulletin der American Meteorological Society.
Mehr Informationen:
Sivareddy Sanikommu et al., Argumente für hochauflösende regionale Ozean-Reanalysen: Ein Beispiel am Roten Meer, Bulletin der American Meteorological Society (2023). DOI: 10.1175/BAMS-D-21-0287.1