Die Stärke des Windes hat einen wichtigen Einfluss auf die Meereszirkulation. Dies gilt insbesondere für Extremereignisse wie Sturmfronten, Tropenstürme und Wirbelstürme. Diese Wettermuster, die einige Tage bis einige Wochen andauern, werden sich in Zukunft aufgrund des Klimawandels ändern. Insbesondere wird erwartet, dass der durchschnittliche Energieeintrag in den Ozean durch Stürme mittlerer Breite zurückgeht, während äquatoriale Regionen aktiver werden. Wissenschaftler nennen diese unterschiedlichen Wettermuster „Atmospheric Synoptic Variability“ (ASV).
Zwei Klimaforscher – Dr. Olaf Duteil vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel und Professor Dr. Wonsun Park vom IBS-Zentrum für Klimaphysik und der Pusan National University, Korea – haben nun erstmals die integrierten Auswirkungen langfristiger Veränderungen dieser Wettermuster untersucht auf dem Pazifikbecken in einer Modellstudie. Die Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, diese Veränderungen in Klimamodellen zu berücksichtigen. Das haben sie jetzt veröffentlicht ihre Ergebnisse in der Zeitschrift npj Klima- und Atmosphärenwissenschaft.
Aus klimatischer Sicht werde das Wetter meist als „Lärm“ betrachtet und in langfristigen Klimaprojektionen nicht systematisch analysiert, sagen die beiden Forscher. „Um den Einfluss des Klimawandels auf den Ozean zu verstehen, reicht es jedoch nicht aus, sich die durchschnittlichen atmosphärischen Eigenschaften wie die mittleren Windgeschwindigkeiten anzusehen“, sagt Duteil, „es ist entscheidend, die kumulative Wirkung kurzfristiger Veränderungen zu berücksichtigen.“ Wettermuster, um ein vollständiges Bild zu erhalten.
Die Forscher gehen davon aus, dass zukünftige Änderungen der atmosphärischen synoptischen Variabilität die Durchmischung der Schichten des Ozeans beeinflussen werden, da ein kleinerer oder größerer Eintrag kinetischer Energie in den Ozean aufgrund von Wetterphänomenen zu einer geringeren bzw. stärkeren Durchmischung führen wird. Die Forscher gehen davon aus, dass die Verringerung des ASV in subtropischen Regionen zu einer Abflachung der Mischschicht im Ozean führen wird, während sie am Äquator mit zunehmendem ASV tiefer wird
Sie zeigen auch, dass eine zukünftige Reduzierung des ASV die Stärke der ozeanischen Zirkulationssysteme – der sogenannten subtropischen und tropischen Zellen – und der großräumigen Ozeanzirkulation verringert. Diese Systeme verbinden mittlere und äquatoriale Breiten über Verbindungswege im oberen Ozean. Sie werden von den Passatwinden nördlich und südlich des Äquators angetrieben, regulieren den Auftrieb äquatorialer Gewässer und bestimmen maßgeblich die Oberflächentemperatur der Ozeane und damit die Primärproduktivität in den Tropen.
Diese Studie unterstreicht die Notwendigkeit, ASV und Wettermuster in Klimamodellen besser zu quantifizieren, da Änderungen des ASV einen großen Einfluss auf die zukünftige Zirkulation im oberen Ozean und die mittleren Eigenschaften haben. Duteil erklärt: „Diese Quantifizierung sollte verwendet werden, um unser Vertrauen in Prognosen des zukünftigen Klimas zu verbessern, insbesondere bei der Analyse großer Ensembles von Klimamodellen.“
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Olaf Duteil et al.: Zukünftige Veränderungen der atmosphärischen synoptischen Variabilität verlangsamen die Ozeanzirkulation und verringern die Primärproduktivität im tropischen Pazifik. npj Klima- und Atmosphärenwissenschaft (2023). DOI: 10.1038/s41612-023-00459-3