Forscher entdeckt neuen Weg für den Wärmetransport im Meer

Der Wärmetransport durch den Ozean erfolgt über ein Tiefseekreislaufsystem, das als globales Wärmetransportband bezeichnet wird, das ständig Wasser um den Globus zirkuliert und zum Ausgleich des Erdklimas beiträgt.

Einer der oberen Zweige dieses Förderbandes, der so genannte Indonesian Throughflow (ITF), ist ein Meeresstrom, der durch verschiedene Kanäle zwischen Borneo und Neuguinea, mehr als 9.000 Meilen von Delaware entfernt, fließt.

Während viele dieser Kanäle den Forschern seit Jahren bekannt sind, hat das Xiao-Hai Yan-Forschungsteam der University of Delaware einen bisher unbekannten Weg für den Transport von Wärme vom Pazifik zum Indischen Ozean und sogar weiter zum Südlichen Ozean, der die Antarktis umgibt, entdeckt.

Eine aktuelle Studie, die Modelle und Daten von 2003-2012 von Yan und Kollegen der Princeton University, Xiamen University und University of Texas at Austin verwendet, ergab, dass das warme Wasser eine Abkürzung im östlichen Indischen Ozean entlang der Westküste Australiens nehmen könnte. Dieses warme Wasser gelangt schneller als bisher bekannt oder berichtet in den Südlichen Ozean und enthüllt eine wichtige Verbindung zwischen dem Indopazifik und dem Südlichen Ozean während eines La Ninã-Wetterschlags, der die Abkühlung des Pazifiks entlang des Äquators ist.

„Wenn Wärme vom Pazifik in den Indischen Ozean fließt, erwarten wir, dass diese Wärme dem südäquatorialen Strom vom indonesischen Durchfluss bis zur Ostküste Afrikas folgt“, sagte Yan, der Mary A.S. Lighthipe Professor für Meereskunde und Direktor des UD’s Center for Remote Sensing im College of Earth, Ocean, and Environment. „Stattdessen zeigten die Daten und Modellergebnisse, dass das abnormal warme Wasser näher an Westaustralien heranrückte, was darauf hindeutet, dass andere Prozesse das Wasser nach Süden trieben.“

Dieser erhöhte Transfer von warmem Wasser in den Süden hat erhebliche Klimafolgen, sagte Liao, ein Co-Autor der Princeton University. Es kann die Regenmenge an der Westküste Australiens beeinflussen und die Häufigkeit von „heißen Ereignissen“ erhöhen, die zu Korallenbleichen führen können, ein Phänomen, bei dem Korallen die symbiotischen Algen, die als Reaktion auf Hitzestress in ihrem Gewebe leben, vertreiben und sie einem höheren Sterblichkeitsrisiko aussetzen. Australiens Great Barrier Reef erholt sich immer noch von den verheerenden Bleichereignissen in den Jahren 2016 und 2017, die auf anhaltend hohe Meerestemperaturen inmitten eines starken El Niño-Wetters zurückzuführen sind.

Die Entdeckung hat Auswirkungen auf die Erforschung des Klimawandels und könnte Auskunft darüber geben, was Wissenschaftler derzeit über die globale Erwärmung wissen.

Ein global vernetztes System

In der Studie untersuchten Yan und seine Kollegen, wie sich der Wärmegehalt des Ozeans von 2003-2012 unter der Meeresoberfläche im Indischen Ozean änderte, einem Zeitraum, in dem eine ungewöhnlich große Wärmemenge vom Pazifik in den Indischen Ozean transportiert worden sein soll.

Diese Studie über den Wärmegehalt wurde mit Hilfe von numerischen Modellsimulationen, Daten, die von Schiffen gemessen wurden, und Tiefseefernerkundung, die Data Mining mit Hilfe von Satelliten gemessenen Oberflächentemperatur, Salzgehalt und Meeresspiegel ist, durchgeführt.

Die Forscher nutzten ein neues, hochmodernes globales Klimamodell, das als Community Earth System Model (CESM) bekannt ist, um die physikalischen Prozesse, wie beispielsweise Windmuster, zu verstehen, die zu diesem Wandel beigetragen haben könnten.

Basierend auf diesem Ergebnis theoretisieren Yan und seine Kollegen, dass diese Abkürzung den Wärmetransport zwischen den Ozeanbeckengewässern in den verschiedenen Hemisphären intensiviert haben könnte, indem sie eine neue Route für wärmeres Wasser bereitstellt, um direkt vom tropischen Indischen Pazifik in den Südlichen Ozean zu gelangen.

Das Verständnis dieses Zusammenhangs ist wichtig, da der Ozean ein global vernetztes System ist und die Temperaturen dort die Oberflächentemperaturen (SST) und den Salzgehalt an anderen Orten, wie beispielsweise dem Atlantik, erheblich beeinflussen können. So kann beispielsweise eine höhere tropische atlantische SST das große System von Meeresströmungen schwächen, die warmes Wasser aus den Tropen nach Norden in den Nordatlantik transportieren, bekannt als Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), aber auch wärmende oder kühlende El Niño/La Niña-artige SST-Anomalien im tropischen Pazifik auslösen.

Beide Szenarien haben tiefgreifende Auswirkungen auf die Klimasysteme, die sich in extremen Wetterlagen manifestieren können, wie die Hurrikane Florenz und Michael, die in diesem Herbst in den Carolinas und entlang des Florida-Panstalls landen mussten, aber auch Küstenregionen bis weit nördlich zur Halbinsel Delmarva, New Jersey und New York.

Ihre Ergebnisse berichteten die Forscher kürzlich in der Fachzeitschrift Climate Dynamics.

Zu den Co-Autoren der Studie gehören Enhui Liao, der Hauptautor der Arbeit und ehemalige Doktorand von Yan’s jetzt an der Princeton University; Jiang Yuwu von der Xiamen University in China und Herbst N. Kidwell von der University of Texas in Austin.

Experten für Wärmeumverteilung

Yan und Mitglieder seines Labors haben jahrelang die so genannte Hiatus-Periode der globalen Erwärmung untersucht, die von 1998 bis 2013 beobachtet wurde und durch die Umverteilung und Speicherung von Wärme im tiefen Ozean verursacht wurde. Yan erklärte, dass in dieser Zeitspanne fast alle tiefen Schichten der Ozeanbecken wärmer wurden.

In einer anschließenden Studie, die in Nature Scientific Reports berichtet wurde, untersuchten Yan und Lu Han, ein ehemaliger UD-Absolvent, speziell die Mechanismen, die zu einer übermäßigen Wärmespeicherung in der Region Agulhas führten.

Die Agulhas-Region bezieht sich auf die Meeresgewässer vor der Südspitze Afrikas und gilt als eine der am schnellsten wärmenden Regionen der Welt in den letzten Jahrzehnten. Die Daten belegen, dass die Gewässer in der Region Agulhas während der Pause mehr Wärme gewonnen haben als frühere Beschleunigungsphasen der globalen Erwärmung in derselben Region. Es ist auch eine wichtige ozeanische Senke für überschüssige Wärme im Ozean, da die globale mittlere Oberflächentemperatur gezeigt hatte, dass die Erwärmung in den meisten anderen Bereichen des Ozeans während der Pause verlangsamt wurde.

„In der Zeit der globalen Erwärmung von 1998 bis 2013 hatte sich der Südliche Ozean einschließlich der Region Agulhas nie verlangsamt. Es war noch warm“, sagte Yan.

Laut Han und Yan war der erhöhte Salzgehalt im Ozean während der Pause hauptsächlich für die Erwärmung des inneren Ozeans verantwortlich. Dieser Anstieg des Salzgehalts zwang die Hitze, sich horizontal zu bewegen, anstatt der abwärts gerichteten, vertikalen Bewegung der Wassersäule zu folgen, wie es während der Beschleunigungsphase typisch war. Dieser horizontale Zwang, sagte Yan, führte zu höheren Temperaturen im Inneren des Ozeans in einer Zeit, in der der größte Teil des Ozeans eine Abnahme der Oberflächentemperatur zeigte.

Darüber hinaus fanden sie heraus, dass der Agulhas-Strom und das Agulhas-Leck – ein Wasserstrom, der in den Atlantik fließt, anstatt auf seiner normalen Flugbahn in den Indischen Ozean zu gehen – als Wege für den Wärmetransport zwischen dem Indischen Ozean und dem Südatlantik dienen.

Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse dieser beiden Arbeiten wichtige Zusammenhänge zwischen dem versteckten Wärmetransport und der Umverteilung über Ozeanbecken auf, die unser globales Klimasystem erheblich beeinflussen können.

„Sie verbinden den Klimawandel „Schalter“ im Atlantik und den „Motor“ im westlichen Pazifik miteinander“, sagte Yan.

Mehr Informationen:
Enhui Liao et al. Neue Erkenntnisse über die Route des Wärmetransports zwischen Indopazifik und Südlichem Ozean, Climate Dynamics (2018). DOI: 10.1007/s00382-018-4436-4436-4

Lu Han et al. Erwärmung in der Region Agulhas während der Beschleunigung und Verlangsamung der globalen Oberflächenerwärmung, wissenschaftliche Berichte (2018). DOI: 10.1038/s41598-018-31755-1

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tekk.tv

Lange Zeit war Paul Florian in der TV-Branche tätig. Schon immer gab es eine Schublade voller Handys (und später Smartphones) in seiner Wohnung. Als Online-Redakteur hat der Nerd in ihm diese Schublade nun für Tekk geöffnet.

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