Klimabedingte Änderungen des subpolaren und polaren Atlantiks: Wassermassenbildung und -ausbreitung, Eisbedeckung und Meeresspiegel (Koordinatorantrag MSM 5)

• Antragsteller: Professor Dr. Detlef Quadfasel
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 42636259

In der gegenwärtigen Phase der Erdgeschichte ist der nördliche Nordatlantik eine der bedeutenden Quellen für das Tiefenwasser im Weltozean und bestimmt damit maßgeblich seine Zirkulation. Dichtes Wasser aus dem Nordmeer und der Labradorsee fließt in der Tiefe nach Süden und wird in den oberen Schichten der Wassersäule durch einen nach Norden gerichteten Strom warmen Wassers ersetzt. Die Wärme wird an die Atmosphäre abgegeben und schmilzt das polare Meereis, und bestimmt so das gegenwärtig relativ milde Klima Europas. Durch die globale Erwärmung der letzten 50 Jahre und den prognostizierten Temperaturanstieg in diesem Jahrhundert kann sich dieser Zustand aber ändern. Die Verstärkung des hydrologischen Kreislaufes und das beschleunigte Abschmelzen der grönländischen Eiskappe erhöhen den Frischwassereintrag in den Ozean. Dadurch können die Tiefenwasserbildungsraten kleiner werden oder ganz zum Erliegen kommen, mit Auswirkungen auf die Entwicklung der Lufttemperaturen und die Lage des Meeresspiegels. Untersuchungen an Eis- und Sedimentkernen haben gezeigt, dass solche regionalen Klimaänderungen in der Erdgeschichte vorgekommen sind. Im Rahmen der hier beantragten MERIAN Expedition MSM05 sollen verschiedene Komponenten des nordatlantischen Klimasystems untersucht werden. Diese umfassen die regionale Bildung der Tiefenwasser, ihre Transformation und Mischung sowie ihre Ausbreitung in Nordmeer und Nordatlantik {Fahrtabschnitte 1, 2, 4 und 5). Die Untersuchungen bauen auf früheren im Rahmen verschiedener Sonderforschungsbereiche durchgeführten Arbeiten auf und die betrachteten Zeitskalen liegen hier im Bereich von Dekaden. Wechselwirkungen zwischen Meereisbedeckung, ozeanischer Zirkulation und Meeresspiegelhöhe werden in den FA 3, 4 und 5 betrachtet; neben reinen Prozessuntersuchungen sind hier längere Zeitskalen von bis zu 100.000 Jahren im Fokus der Arbeiten. Ein Teil der geplanten Untersuchungen ist in die Aktivitäten des Internationalen Polarjahres 2007/08 eingebunden. FA MSM05/1 Rhein In den letzten Dekaden wurden im subpolaren Nordatlantik erhebliche Änderungen der Eigenschaften und in der Ausbreitung von Wassermassen festgestellt, insbesondere von Tiefenwasser aus der Labradorsee. Anhand der Verteilungen gelöster atmosphärischer Spurenstoffe, wie z.B. Freone (CFCs), Sulfurhexafluorid (SF6) oder CO2, konnte eine signifikante Abnahme der Bildungsraten seit 1997 nachgewiesen werden, außerdem hat sich die Stärke der Zirkulation im nordatlantischen Subpoiarwirbel in den späten 1990er Jahren im Vergleich zum Zeitraum 1970-1980 verringert. Mit der hier vorgesehenen großräumigen Aufnahme von hydrographischen Parameter und Tracern sollen die gegenwärtigen Veränderungen in der Tiefenwasserbildung, der Wassermassentransformation und der Ausbreitungsmuster im subpolaren Nordatlantik untersucht werden. Dabei soll erstmals parallel mit den CFCs auch die Verteilung von SF6 vermessen werden, da dieser wegen der Änderung atmosphärischer Konzentrationen in den nächsten Jahren der bessere Tracer für die Berechnung von Inventaränderungen sein wird. Langfristig soll dann ein Verfahren entwickelt werden, mit Hilfe klassischer hydrographischer Daten die Tracerverteilungen zeitlich zu interpolieren. Im Juli 2006 wurden mit FS POSEIDON vier Invertierte Echolote mit Bodendrucksensoren (PIES) ausgelegt, um Zeitreihen der Transportvariabilität des NACs zu erhalten. Die PIES sollen jetzt akustisch ausgelesen werden. Die Vermischungsprozesse im tiefen westlichen Randstrom bei 47°N sollen im Rahmen eines bei der DFG beantragten Projektes durch drei Verankerungen untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 511: Durchführung von Meteor/Merian-Expeditionen