Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bessere Klimasimulationen möglich

28.07.2016

Wechselwirkung zwischen mesoskaligen Wirbeln und der Atmosphäre entscheidend

Der Golfstrom ist die Warmwasserheizung Nordeuropas. Genauso wie sein Pendant im Pazifik, der Kuroshio, sind diese Meeresströmungen für das globale Klima von elementarer Bedeutung. Ein internationales Forscherteam mit Beteiligung von Wissenschaftlern des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel konnte nun nachweisen, dass die Stärke dieser Meeresströmungen vom Energieaustausch zwischen Verwirbelungen dieser Strömungen und der Atmosphäre abhängt. Die Studie ist heute in der renommierten Fachzeitschrift Nature erschienen.


Momentaufnahme der Meeresoberflächentemperatur (in °C) im Bereich des Golfstroms in einem hochauflösenden Ozeanmodell des GEOMAR.

Quelle: R. Abel, GEOMAR


Momentaufnahme der Oberflächenströmung (in m/s) in einem hochauflösenden Ozeanmodell des GEOMAR.

Quelle: R. Abel, GEOMAR

Die großen westlichen Randströme wie der Golfstrom im Atlantik oder der Kuroshio im Pazifik transportieren bis zu 100 Millionen Kubikmeter Wasser pro Sekunde aus den Subtropen in höhere Breiten. Damit haben sie einen enormen Anteil am Energieumsatz auf unserem Planeten und sind sowohl für das Wettergeschehen in mittleren Breiten aber auch das globale Klima der Erde von zentraler Bedeutung.

Ohne sie wäre beispielsweise das Klima in Teilen Europas und Nordamerikas deutlich kälter. Eine neue, jetzt in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlichte Studie zeigt, dass die Leistungsfähigkeit dieser Meeresströmungen vom Energieaustausch zwischen kleineren Wirbeln in diesen Strömungen und der Atmosphäre abhängig ist, ein Prozess, der in vielen Klimamodellen bisher noch nicht hinreichend berücksichtigt ist.

„Aus der Wettervorhersage ist vielen Menschen der Begriff einer Front, als Grenzfläche zwischen Luftmassen mit unterschiedlichen Eigenschaften, meist verbunden mit Niederschlägen bekannt“, erläutert Prof. Dr. Peter Brandt, einer der Mitautoren der Studie. „Solche Grenzflächen gibt es oft auch an den Rändern großer Meeresströmungen. Sie trennen Meeresgebiete mit sehr unterschiedlichen Temperaturen“, so Brandt weiter.

„Die westlichen Randströme wie der Golfstrom und der Kuroshio bilden an diesen Grenzflächen Wirbel mit Durchmessern von einigen hundert Kilometern aus. Hier sind die Energieumsätze zwischen Ozean und Atmosphäre am größten“, erklärt Prof. Brandt.

„Leider verfügen die meisten Klimamodelle, mit denen Integrationen über längere Zeiträume durchgeführt werden, bisher nicht über die notwendige Auflösung, um diese Prozesse korrekt abzubilden“, so Prof. Dr. Richard Greatbatch, Professor für Theoretische Ozeanographie am GEOMAR und Mitautor der Studie. Dies führe dazu, dass diese Modelle die Realität nicht richtig abbilden können, so Greatbatch weiter.

„Wir haben herausgefunden, dass Teile des Kuroshios im Pazifik um etwa ein Drittel schwächer ausfallen, wenn die von uns untersuchte Wechselwirkung zwischen Atmosphäre und Ozean nicht berücksichtigt wird“, erläutert Prof. Greatbatch. Dies habe Konsequenzen zum Beispiel für die Simulation und Vorhersage von extratropischen Sturmsystemen und anderen Extremereignissen sowie deren zukünftige Veränderungen durch den Klimawandel, so der Kieler Meeresforscher.

„Für solche Studien werden am GEOMAR sehr hochauflösende Ozeanmodelle betrieben, deren Ergebnisse dann benutzt werden, um die Qualität der Vorhersagen mit gekoppelten Modellen von Ozean und Atmosphäre, die bisher nicht in dieser Detailschärfe betrieben werden können, weiter zu verbessern“ resümiert Prof. Brandt.

Hinweis:
Die Studie wurde zum Teil während eines Forschungssemesters von Prof. Dr. Ping Chang von der Texas A&M University, USA am GEOMAR erstellt. Prof. Chang arbeitete auf Einladung des Exzellenzclusters „Ozean der Zukunft“ und des Sonderforschungsbereich 754 „Klima-Biogeochemische Wechselwirkungen im Tropischen Ozean“ in Kiel.

Originalarbeit:
Ma, X., Jing, Z., Chang, P., Lui, X., Monturo, R., Small, R.J., Bryan, F., Greatbatch, R., Brandt, P., Wu, D., Lin, X. and Wu, L., 2016: Western boundary current regulated by interaction between ocean eddies and the atmosphere. Nature, doi:10.1038/nature18640.

Kontakt:
Dr. Andreas Villwock (GEOMAR, Kommunikation & Medien), Tel.: 0431 600-2802, presse@geomar.de

Dr. Andreas Villwock | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.geomar.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät
21.09.2017 | Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

nachricht Der Salzwasser-Wächter auf der Darßer Schwelle
19.09.2017 | Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie