Intensivierung der Wirbelaktivität im Arktischen Ozean bei globaler Erwärmung

Kleinräumige Wirbelbewegungen mit einer Größe von etwa 100 km in den mittleren Breiten werden als "mesoskalige Wirbel" bezeichnet. Sie sind allgegenwärtig im globalen Ozean und spielen eine entscheidende Rolle für das Klima und die Meeresökosysteme. Im Arktischen Ozean sind die Wirbel jedoch deutlich kleiner als die in niedrigeren Breitengraden beobachteten Wirbel. Selbst für die aktuellen hochauflösenden Klimamodelle stellt es eine Herausforderung dar, diese genau darzustellen. Angesichts der Tatsache, dass die Arktis einem tiefgreifenden Klimawandel unterliegt, ist es von entscheidender Bedeutung, die Forschungsanstrengungen zu verstärken. Zudem ist es wichtig, das Verständnis dafür zu verbessern, wie sich die Wirbelaktivität in der Arktis in einer sich erwärmenden Welt entwickeln wird, da das derzeitige Wissen in diesem Bereich begrenzt ist.

Die neue Studie, die in der Zeitschrift Nature Climate Change veröffentlicht wurde, zeigt, wie sich die Wirbelaktivität im Arktischen Ozean im 21. Jahrhundert entwickeln könnte: Die Forschenden verwendeten dafür ein Eis-Ozean-Modell der neuesten Generation mit einer horizontalen Auflösung von einem Kilometer. Sie fanden heraus, dass die Wirbelaktivität in der Arktis bei einer Erwärmung um vier Grad um mindestens das Dreifache zunehmen wird. Überraschenderweise übertrifft dieses Ausmaß der Intensivierung das der wirbelreichen Regionen in anderen Teilen des globalen Ozeans.

Die Forschung zeigt eine bemerkenswerte Veränderung an der Oberfläche des Arktischen Ozeans: Der Übergang von einer "Wirbelwüste" direkt unter dem Meereis zu einer Dominanz von Wirbeln in großen eisfreien Regionen in der Zukunft. "Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Arktische Ozean aufgrund des Klimawandels eine viel stärkere energetische Wirbelvariabilität erfahren wird", erklärt Xinyue Li, Erstautorin der Publikation und Doktorandin am AWI.

Es wird erwartet, dass dieser Wandel zu einem verstärkten Transport von Wärme, Kohlenstoff, Sauerstoff und Nährstoffen durch Wirbel führen wird, was die Rolle der Arktis für das Klima und die Meeresökosysteme neu gestalten könnte. Aus diesem Grund müssen die aktuellen Klimamodelle verbessert werden, um die Wirbelaktivität im Arktischen Ozean genau darzustellen. "Unser derzeitiges Wissen über den künftigen Klimawandel basiert hauptsächlich auf Projektionen von Klimamodellen, die die Auswirkungen von Wirbeln nicht vollständig berücksichtigen. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass einige unserer Erkenntnisse über den künftigen Klimawandel in der Arktis durch die Verwendung von Klimamodellsimulationen im Kilometermaßstab überarbeitet werden müssen", sagt Dr. Qiang Wang, Leiter des Forschungsprojekts und Wissenschaftler am AWI.