Forscher des Barcelona Expert Centre (BEC) des Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) haben bewiesen, dass der von Satelliten abgeleitete Salzgehalt die Vorhersage der Meereszirkulation in der Arktis verbessert, die wie im Rest des Planeten direkt von beeinflusst wird dieser und andere Parameter wie Temperatur.
Das wissenschaftliche Team hat Daten zum Meersalzgehalt aus Messungen des SMOS-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) in das Arktis-Vorhersagemodell TOPAZ integriert, das In-situ-Daten assimiliert und vom Arctic Monitoring and Forecasting Center (ARC-MFC) vertrieben wird von Kopernikus. Dieser Dienst generiert unter anderem nahezu in Echtzeit Vorhersagen der physikalischen Ozean- und Meereisbedingungen.
„Die Assimilation der Salzgehaltskarten der Meeresoberfläche hatte einen starken Einfluss auf das Modell, mit dokumentierten Verbesserungen in den Nordmeeren, den Grönlandmeeren und der Beaufortsee“, erklären die BEC- und TOPAZ-Manager, die zuversichtlich sind, dass sie dazu in der Lage sein werden um die Zeitreihen des Modells zu aktualisieren, wenn die SMOS-Mission fortgesetzt wird.
Salzgehalt, ein bestimmender Faktor im Ozean
Der Salzgehalt des Meerwassers ist ein Parameter, der von Niederschlag, Verdunstung, Flussabflüssen und Eisschmelze abhängt und einen direkten Einfluss auf das Klima hat. Zusammen mit der Temperatur bestimmt sie die Dichte des Wassers, die wiederum die globale Ozeanzirkulation antreibt und das Klima der Erde reguliert. Vor Ort zu messen ist jedoch nicht einfach, insbesondere in so abgelegenen und schwer zugänglichen Gebieten wie dem Arktischen Ozean, weshalb die von Satelliten gelieferten Informationen so wertvoll sind.
„Normalerweise wird der Salzgehalt im Meer vor Ort mit Leitfähigkeits-, Temperatur- und Tiefensensoren gemessen, besser bekannt als CTDs. Diese ermöglichen es, den Salzgehalt über einen weiten Tiefenbereich zu erhalten, aber nur zu bestimmten Punkten und zu bestimmten Zeiten. Satelliten hingegen messen sammeln ständig Daten, unabhängig von den Umweltbedingungen, und selbst in den entlegensten Gebieten.Konkret messen wir den Salzgehalt mithilfe der passiven Mikrowellen-Fernerkundung, die die von Oberflächen emittierte elektromagnetische Energie erfasst, die im Fall des Ozeans von der Temperatur abhängt und Salzgehalt“, erklärt Justino Martinez, Forscher am ICM-CSIC.
Genauere und zuverlässigere Daten
„Die Bedeutung zuverlässiger und genauer Daten über den Salzgehalt des Meeres liegt in der Tatsache, dass er die Dichte des Meeres beeinflusst und somit die Ozeanzirkulation beeinflusst. Er ist auch ein grundlegender Indikator für die Untersuchung von Änderungen der Süßwasserströmungen, die in einigen Fällen beobachtet wurden Regionen des Arktischen Ozeans durch Eisschmelze, die das globale Klima beeinflussen können“, betont die ICM-CSIC-Forscherin Carolina Gabarró.
Die Details der Forschung, die dank der von SMOS gesammelten Daten durchgeführt wurde, mit denen das ICM-CSIC seit vielen Jahren arbeitet, sind in einer kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Studie enthalten Erdsystemwissenschaftliche Daten.
Dort heben die Autoren hervor, dass die neue Version des Salinitätsprodukts eine bessere räumliche Auflösung hat und eine größere Abdeckung des Salzgehalts bietet als frühere Versionen des Produkts. Dadurch wird es möglich, näher an der Küste gelegene Gebiete sowie Flussmündungen oder Gebiete mit Schneeschmelze zu untersuchen.
Die neue Version des Salinitätsprodukts und des TOPAZ-Modells, das Anwendungen bei der Untersuchung des Süßwassereintrags hat, sei es durch Schmelzen von Meereis und Landeis, durch Flusseintrag oder durch Verdunstung und Niederschlagsprozesse, wurde von der Europäischen Weltraumorganisation finanziert ARTIC+SSS-Projekt. Die Hauptziele dieser Initiative bestanden darin, neue Algorithmen und Methoden zur Verarbeitung von SMOS-Daten zu entwickeln, um ein Produkt des Salzgehalts der arktischen Meeresoberfläche zu erhalten, und die Vorteile der Assimilation dieser Daten in Zirkulationsmodelle zu untersuchen.
„Die Verbesserung von Satellitendaten und folglich von Zirkulationsmodellen ist besonders im aktuellen Klimakrisenszenario äußerst wichtig, um die in der Arktis stattfindenden Veränderungen zu verstehen und zukünftige Vorhersagen zu verbessern“, schlussfolgern die Forscher.
Justino Martínez et al, Improved BEC SMOS Arctic Sea Surface Salinity product v3.1, Erdsystemwissenschaftliche Daten (2022). DOI: 10.5194/essd-14-307-2022
Bereitgestellt vom Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC)