Seit der Entdeckung ihrer allgegenwärtigen Präsenz im Ozean vor Jahrzehnten wurden mesoskalige Wirbel als Schlüsselfaktoren für den Transport von Wärme und Stoffen erkannt. Eine gängige Ansicht zur meridionalen Ablenkung der Wirbelausbreitung ist bei Zyklonen polwärts und bei Antizyklonen äquatorwärts.
Durch die Analyse von fast 30 Jahren von Höhenmessern abgeleiteter Wirbelverfolgungsdatensätze stellte ein Forschungsteam jedoch fest, dass dieses weithin akzeptierte polaritätsempfindliche Muster zunehmend untergraben wurde, da es sowohl auf zonaler als auch auf regionaler Ebene systematisch verletzt wird. Stattdessen scheint das primäre Muster der Wirbelablenkung geografisch korreliert und polaritätsunabhängig zu sein.
Um die geografische Abhängigkeit der Wirbelablenkung zu untersuchen, wird eine klimatologische Karte der meridionalen Wirbelablenkung erstellt, in der markante äquator-/polwärts verlaufende Ablenkzonen identifiziert werden: Markante äquatorwärts verlaufende Ablenkzonen sind in den östlichen Teilen der mittleren Breiten des Pazifiks und Atlantiks der beiden Hemisphären zu beobachten, während beckenweit polwärts verlaufende Ablenkzonen in den tropischen Ozeanen sowie entlang der Hauptwege der westlichen Randströmungen wie dem Kuroshio- und dem Golfstrom existieren.
Diese Studie wird von Prof. Ge Chen (Frontiers Science Center for Deep Ocean Multispheres and Earth System, School of Marine Technology, Ocean University of China) geleitet. Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Journal Wissenschaft China Geowissenschaften.
„Wir unterteilen die Karte weiter in nach Westen/Osten sich ausbreitende antizyklonische/zyklonische Wirbel. Überraschenderweise tauchen nicht nur die Muster im Beckenmaßstab wieder auf, sondern auch die Merkmale im regionalen Maßstab bleiben erhalten, was darauf hindeutet, dass es in der Näherung nullter Ordnung zu einer meridionalen Ablenkung des Wirbels kommt „Bewegung ist geografisch korreliert, unabhängig von anderen Wirbeleigenschaften wie Polarität oder zonaler Ausbreitungsrichtung“, sagt Prof. Chen.
Das Team fand heraus, dass die geostrophische Anpassung eine entscheidende Rolle bei der Definition der meridionalen Bewegung eines Wirbels spielt. Insbesondere wird eine konsistente polwärts (äquatorwärts) gerichtete Flugbahnbiegung räumlich (zeitlich) ageostrophischer Wirbel beobachtet, unabhängig von ihrer Polarität.
Im Anfangsstadium eines ageostrophischen Wirbels, der durch seine räumliche Skala identifiziert wird, ist er klein und hat eine asymmetrische Form. Er neigt dazu, allmählich zu einem relativen Maximum in höheren Breiten anzusteigen, wenn er mit dem Rossby-Deformationsradius vergleichbar wird, wo ein geostrophischer Wirbel auftritt Gleichgewicht erreicht werden kann. Der Mechanismus der Wirbelablenkung wird auch durch seine zonale Ausbreitungsrichtung bestimmt. Wirbel, die sich nach Westen ausbreiten, werden im Wesentlichen durch thermisches Schwund beeinflusst, während entgegengesetzte Wirbel durch Strömungsschleppen beeinflusst werden.
Meereswirbel sind bekannt für ihre starke Fähigkeit zum beckenweiten Stofftransport und haben potenziell globale Auswirkungen, die positiv (wenn z. B. Nährstoffe mitgerissen werden) oder negativ (wenn z. B. Schadstoffe mitgerissen werden) sein können. Um irreführende Konsequenzen in der Wirbelwissenschaft zu vermeiden, muss die oberflächliche Beschreibung der polaritätsbedingten polwärts/äquatorwärts gerichteten Ablenkung durch eine geographisch abhängige Charakterisierung ersetzt werden, die die wichtigsten beteiligten Mechanismen berücksichtigt.
Wir hoffen, dass ein realistisches und umfassendes Verständnis der Wirbelablenkung einen wesentlichen Beitrag zur Vorhersage der Wirbelbahn und zum Schutz der Meeresumwelt leisten wird.
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Ge Chen et al., Meridionale Ablenkung der globalen Wirbelausbreitung, abgeleitet aus Tandem-Altimetrie: Mechanismus und Implikation, Wissenschaft China Geowissenschaften (2024). DOI: 10.1007/s11430-023-1264-8