Atmosphärische synoptische Variabilität und Biogeochemie des Pazifischen Ozeans unter dem aktuellen und zukünftigen Klima (SyVarBio)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Prognosen, die auf Erdsystemmodellen basieren, die am Coupled Model Intercomparison Project (CMIP) teilnehmen, deuten darauf hin, dass sich die ozeanische Umwelt in den nächsten 100 Jahren dramatisch verändern wird, sollte die globale Oberflächenerwärmung mit der gegenwärtigen Rate fortschreiten. Veränderungen in der ozeanischen Zirkulation könnten die zukünftige Ausdehnung der tropischen Sauerstoffminimumzonen (OMZs) begünstigen. Einer der Hauptmechanismen, die die Sauerstoffgehalte und die Auftriebsproduktivität steuern, ist die windgetriebene ozeanische Zirkulation. Wir finden, dass in den CMIP6-Modellen die mittlere kinetische Energie (KE), die im Band der atmosphärischen synoptischen Variabilität (0–30 Tage) enthalten ist, mehr als die Hälfte der gesamten durchschnittlichen mittleren KE polwärts von 20° darstellt. Die jährliche mittlere KE im ASV-Band nimmt aufgrund des Klimawandels in den subtropischen Regionen ab, was einer Reduktion der Sturmaktivität entspricht. Im Gegensatz dazu erhöht sich die jährliche mittlere ASV KE in der äquatorialen Region. Unter Verwendung des Kiel Climate Model (KCM) führten wir Modellversuche durch, um die langfristigen Auswirkungen der Veränderung in ASV auf die oberen Ozeaneigenschaften im Kontext des Klimawandels zu bewerten. Im Vergleich zu einem Kontrollexperiment zur globalen Erwärmung führt das Beibehalten der ASV auf aktuellen Werten zu einer flacheren Mischungsschicht (ML) in den Tropen und einer Vertiefung in den Subtropen, verbunden mit einer Verstärkung der windgetriebenen tropischen Zellen (TCs) und subtropisch-tropischen Zellen (STCs) sowie einer Zunahme der Nettoprimärproduktivität. Eine Erhöhung oder Verringerung der ASV hat einen linearen Effekt auf die Stärke dieser Rezirkulationszellen, die eine große Rolle für die Oberflächentemperatur und biogeochemische Variabilität des äquatorialen Ozeans spielen, insbesondere auf dekadischer Zeitskala. Aktuelle und zukünftige Veränderungen in der ASV müssen in Klimaprojektionen explizit quantifiziert werden, da sie teilweise einige der intermodell Heterogenität erklären können.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Final Report of TPOS 2020. GOOS-268, 83 pp
Kessler, W.S., S. Cravatte & Lead Authors
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The riddle of eastern tropical Pacific Ocean oxygen levels: the role of the supply by intermediate-depth waters. Ocean Science, 17(5), 1489-1507.
Duteil, Olaf; Frenger, Ivy & Getzlaff, Julia
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Future changes in atmospheric synoptic variability slow down ocean circulation and decrease primary productivity in the tropical Pacific Ocean. npj Climate and Atmospheric Science, 6(1).
Duteil, Olaf & Park, Wonsun
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Editorial: Constraining uncertainties in hindcasts and future projections of marine deoxygenation. Frontiers in Marine Science, 10.
Shigemitsu, Masahito; Duteil, Olaf; Ito, Takamitsu; Tjiputra, Jerry & Eddebbar, Yassir
