Wasser im subtropischen Modus (STMW) ist eine vertikal homogene Thermokline-Wassermasse, die als Wärme-, Kohlenstoff- und Sauerstoffsilos im Ozeaninneren dient und die Klimavariabilität für Klimavorhersagen speichert. Das Verständnis der Physik, die die STMW-Bildung steuert, ist daher von umfassender wissenschaftlicher Bedeutung und hat große Aufmerksamkeit erhalten.
Traditionell wurde davon ausgegangen, dass STMW durch atmosphärischen Antrieb im Beckenmaßstab aufgebaut wird. Aufgrund der Einschränkungen, die sich aus der spärlichen Auswahl von Beobachtungen und der groben Auflösung von Klimamodellen ergeben, werden weniger Erkenntnisse über die Rolle ozeanischer Thermalfronten bei der STMW-Produktion gewonnen.
Das Team konzentrierte sich auf den Nordatlantik, der das dickste und volumenmäßig größte STMW im globalen Ozean enthält, und stellte zum ersten Mal fest, dass die Rückkopplung scharfer Oberflächenthermalfronten, die vom Golfstrom geformt wurden, auf die darüber liegende Atmosphäre von entscheidender Bedeutung ist STMW-Bildung. Der Artikel wird in der Zeitschrift veröffentlicht National Science Review.
Durch den Vergleich von Zwillingssimulationen, die mit einem hochmodernen wirbelauflösenden gekoppelten globalen Klimamodell durchgeführt wurden, wurde festgestellt, dass die Unterdrückung der lokalen frontalen Ozean-Atmosphäre-Rückkopplung (FOA) dazu führt, dass die STMW-Bildung fast um die Hälfte reduziert wird. Dies ist auf eine enorme Zunahme der Oberflächenaufschlüsse zurückzuführen, die mit der kumulativen übermäßigen Freisetzung latenter Wärme verbunden ist, die hauptsächlich auf höhere Windgeschwindigkeiten und einen größeren Luft-Meer-Feuchtigkeitskontrast zurückzuführen ist, der durch die Golfstromfronten verursacht wird (Abbildung 1).
Darüber hinaus wird die entscheidende Rolle des FOA-Feedbacks durch ein Multimodell- und Multiauflösungsensemble der neuesten global gekoppelten Modelle, die an CMIP6 teilnehmen, bestätigt, wobei mit einer feineren Modellauflösung das beobachtete STMW aufgrund einer realistischeren Darstellung von FOA besser reproduziert wird Feedback (Abbildung 2). „Dies ist eine wichtige Erkenntnis, die den fehlenden Teil für die genaue STMW-Modellierung einschließt und eine wirksame Lösung für die häufige starke Unterschätzung von STMW in Erdsystemmodellen bietet“, sagt Dr. Gan.
„Diese Studie dauerte seit 2020 über zwei Jahre und ich habe es wirklich genossen, Teil davon zu sein. Es ist ein neues aufregendes Ergebnis, das die Bedeutung frontaler Luft-See-Wechselwirkungen im Klimasystem unterstreicht“, sagt Dr. Yu.
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Bolan Gan et al., Wasserbildung im subtropischen Modus des Nordatlantiks, kontrolliert durch Golfstromfronten, National Science Review (2023). DOI: 10.1093/nsr/nwad133