Mesoscale ocean eddies are small, short-lived phenomena that effectively influence ocean properties like temperature, velocity, and salinity. The effects of eddies are integral to ocean circulation, the uptake of heat and carbon at depth, gas exchange with the atmosphere, and the transport of nutrients. In a new study, a research team led by Alfred Wegener Institute scientists investigated what long-term impact anthropogenic climate change will have on ocean eddies and their far-reaching effects. Using climate model simulations, the study shows how ocean eddy activity will evolve in the 21st century amid in an increasingly warmer world. The researchers now present their results in the journal Nature Climate Change.
Bisher waren Ozeanwirbel aufgrund ihrer geringen Größe von einigen Kilometern und der begrenzten Verfügbarkeit von passenden Satellitendaten nur schwer zu erforschen und Aussagen über ihre zukünftigen Auswirkungen nur begrenzt möglich. Wie sich die Wirbel im 21. Jahrhundert entwickeln könnten, zeigt nun die neue Studie unter der Leitung von Nathan Beech vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). Hierfür nutzten die Forschenden am AWI durchgeführte Simulationen für das internationale Klimamodell-Vergleichsprojekt CMIP6, das auch der Weltklimarat IPCC für seine Berichte nutzt. CMIP6 Daten ermöglichen es, Prognosen zu erstellen, wie sich Klimaveränderungen, beispielsweise höhere globale Temperaturen durch den Anstieg von Treibhausgasen, zukünftig entwickeln werden.
Um nun zu simulieren, wie sich Ozeanwirbel in einer Welt entwickeln könnten, die unter dem vom Menschen verursachten Klimawandel immer wärmer wird, verfolgte das Forschungsteam einen neuartigen Ansatz, der am AWI entwickelt wurde: Das CMIP6-Modell des AWI nutzt eine für ein Klimamodell vergleichsweise hohe räumliche Auflösung in Regionen, in denen Wirbel vermehrt vorkommen, während es in anderen Regionen eine gröbere Auflösung beibehält. So konnte das Team analysieren, wie sich die relativ kleinen Wirbel – das Wetter des Ozeans – im Laufe des 21. Jahrhunderts entwickeln, wenn sich die globale Mitteltemperatur weiter erhöht. „Dies ist zweifellos die erste derartige Untersuchung mit einem so umfassenden Datensatz“, sagt Nathan Beech, Erstautor der Studie. „Die Intensität und Klarheit der prognostizierten Veränderungen in der Wirbelaktivität sind bemerkenswert“.
Denn die Modellsimulationen zeigen unter anderem eine Verschiebung der Regionen mit maximaler Wirbelaktivität in Richtung der Pole, die der Bewegung der Meeresströmungen folgt. „Wir gehen davon aus, dass die Wirbelaktivität im Kuroshiostrom, im Brasil- und Malvinasstrom sowie im Antarktischen Zirkumpolarstrom deutlich zunehmen wird, während wir für den Golfstrom einen starken Rückgang prognostizieren“, sagt Prof. Thomas Jung, Leiter der Abteilung Klimadynamik und stellvertretender Direktor des AWI. Der Rückgang der Wirbelaktivität des Golfstroms könnte mit der bereits zuvor prognostizierten Abnahme des Zustroms von warmem Salzwasser aus dem tropischen Atlantik nach Nordeuropa zusammenhängen. Die in der Studie dargestellten Ergebnisse zeigen, dass die menschlichen Einflüsse auf das Klima weit über den globalen Temperaturanstieg hinausgehen und diverse Ozeaneigenschaften verändern können.
Originalpublikation
Nathan Beech, Thomas Rackow, Tido Semmler, Sergey Danilov, Qiang Wang, und Thomas Jung. Long-term Evolution of Ocean Eddy Activity in a Warming World (2022). DOI: https://doi.org/10.1038/s41558-022-01478-3.
Weitere Informationen
Semmler, T., Danilov, S., Gierz, P., Goessling, H. F., Hegewald, J., Hinrichs, C., Koldunov, N., Khosravi, N., Mu, L., Rackow, T., Sein, D.V., Sidorenko, D., Wang, Q., und Jung, T. (2020). Simulations for CMIP6 With the AWI Climate Model AWI-CM-1-1. Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 12, e2019MS002009. https://doi.org/10.1029/2019MS002009