Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Der Weg des Wassers am Kap der Guten Hoffnung - Meeresströmungen einer Schlüsselregion rekonstruiert

10.12.2015

Dem Agulhasstrom um das Kap der Guten Hoffnung an der Südspitze Afrikas kommt eine Schlüsselfunktion im System der globalen Meeresströmungen zu. Es fehlen jedoch langzeitliche Beobachtungsdaten, die notwendig sind, um natürliche Schwankungen und von Menschen verursachte Veränderungen zu unterscheiden.

Mit einer Kombination aus mehreren Computermodellen und vorhandenen Beobachtungen konnten Ozeanographen des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel jetzt erstmals das Verhalten des Agulhasstroms seit 1870 rekonstruieren. Die Studie erscheint in der internationalen Fachzeitschrift Nature Communications.


Momentaufnahme der Temperatur (Schattierung in °C) und der Geschwindigkeiten in 250-400 m Tiefe in einem hochauflösenden Ozeanmodell.

Quelle GEOMAR


FS METEOR in schwerer See vor Südafrika.

Foto: A. Biastoch

Wie ein globales Förderband transportieren die großen Meeresströmungen Wärmeenergie durch alle Weltozeane. Ein Teil dieser Zirkulation, das Golfstromsystem, sorgt beispielsweise für ein mildes Klima in Nordeuropa. Doch im Detail betrachtet ist das Förderband kein gleichmäßig arbeitendes System. Es besteht vielmehr aus vielen Einzelkomponenten, die ständigen Schwankungen unterworfen sind und auf ganz unterschiedliche Weise zusammenhängen.

Eine der Schlüsselstellen ist dabei die Südspitze Afrikas, wo der Agulhasstrom aus dem Indischen Ozean auf den Atlantischen Ozean trifft. Ozeanographen des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel konnten jetzt zusammen mit Kolleginnen und Kollegen aus den USA und Großbritannien erstmals das Verhalten dieses Stromsystems seit 1870 rekonstruieren.

„Solche Langzeitstudien sind wichtig, um von Menschen verursachte Änderungen der Meeresströmungen von natürlichen Schwankungen unterscheiden zu können“, sagt Prof. Dr. Arne Biastoch vom GEOMAR. Er ist Erstautor der Studie, die jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Nature Communications erscheint.

Der Agulhasstrom ist eine der weltweit stärksten Meeresströmungen. Er transportiert bis zu 70 Millionen Kubikmeter warmes, salzhaltiges Wasser pro Sekunde entlang der südafrikanischen Küste im Indischen Ozean nach Süden. „Das ist eine gewaltige Menge. Zum Vergleich: Alle Flüsse der Erde zusammen transportieren nur eine Million Kubikmeter Wasser pro Sekunde“, erklärt Professor Biastoch.

Südlich von Afrika knickt die Strömung dann abrupt ab und ändert ihre Richtung wieder in den Indischen Ozean. Ein Teil der Wassermassen wird dabei allerdings vom Hauptstrom getrennt, bildet riesige Wirbel und driftet westwärts in den Atlantik. „Wir nennen diese Wirbel Agulhasringe oder auch ‚Agulhas leakage‘. Die Wirbel haben Durchmesser von bis zu 200 Kilometern und reichen bis in über 1000 m Tiefe. Schon in früheren Studien konnten wir zeigen, dass sie eine wichtige Quelle von warmem, salzhaltigem Wasser für den Atlantik sind“, erklärt der Ozeanograph.

Da das Agulhasstromsystem ohnehin sehr dynamisch ist und die Wirbel nicht permanent auftreten, ist eine Vermessung vor Ort äußerst schwierig. „Lange Zeitreihen von Messdaten gibt es weder aus dem Agulhasstrom noch von den Agulhasringen“, so Dr. Jonathan Durgadoo, Ko-Autor der Studie. Um trotzdem einen Blick in die Geschichte des Agulhasstroms und seiner Ringe werfen zu können, haben die beteiligten Experten jetzt Simulationen des Ozeans und der Atmosphäre aus mehreren Computermodellen mit vorhandenen Messwerten kombiniert.

Ozeanograph Durgadoo ergänzt: „Am besten sind die Temperaturen an der Wasseroberfläche dokumentiert. Sie werden schon seit dem 19. Jahrhundert gemessen – zunächst mit gefierten Eimern von Schiffen aus, heutzutage mit Satelliten“. Für die Computersimulationen griff das Team auf hochauflösende Modelle zurück. „Der Rechenaufwand dieser modernen Modelle ist so hoch, dass sogar die derzeit leistungsstärksten Supercomputer, darunter Rechner in Kiel und Stuttgart, mehrere Monate beschäftigt waren“, sagt Dr. Durgadoo.

Alle Modelle zeigten ein ähnliches Verhältnis zwischen den Oberflächentemperaturen und der Menge des warmen Wassers, das mit den Agulhasringen in den Atlantik gelangt. Die lange Rekonstruktion zeigte ferner, dass der Wassermassentransport in den Atlantik auch von den Windsystemen über dem südlichen Ozean beeinflusst wird.

„Aus anderen Studien wissen wir bereits, dass sich diese Systeme im Verlauf des Klimawandels ändern könnten. Das hätte dann Einfluss auf die Versorgung des Atlantiks mit warmem, salzhaltigem Wasser, und letztendlich auch auf das Golfstromsystem“, betont Arne Biastoch. Zukünftige Studien müssen zeigen, welchen Einfluss diese Schwankungen auf die Stärke des globalen Förderbands haben können. „Das ist eine Rechenaufgabe, die wir wieder nur mit Hilfe von Supercomputern lösen können“, sagt Professor Biastoch.

Originalarbeit:
Biastoch, A., J. V. Durgadoo, A. K. Morrison, E van Sebille, W. Weijer, S. M. Griffies (2015): Atlantic Multi-decadal Oscillation covaries with Agulhas leakage. Nature Communications, https://dx.doi.org/10.1038/ncomms10082

Dr. Andreas Villwock | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

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

nachricht Zeppelin, Drohnen und Forschungsschiffe untersuchen Wattenmeer und Elbe
19.09.2017 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht - Zentrum für Material- und Küstenforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

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,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Im Focus: Quantensensoren entschlüsseln magnetische Ordnung in neuartigem Halbleitermaterial

Physiker konnte erstmals eine spiralförmige magnetische Ordnung in einem multiferroischen Material abbilden. Diese gelten als vielversprechende Kandidaten für zukünftige Datenspeicher. Der Nachweis gelang den Forschern mit selbst entwickelten Quantensensoren, die elektromagnetische Felder im Nanometerbereich analysieren können und an der Universität Basel entwickelt wurden. Die Ergebnisse von Wissenschaftlern des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel sowie der Universität Montpellier und Forschern der Universität Paris-Saclay wurden in der Zeitschrift «Nature» veröffentlicht.

Multiferroika sind Materialien, die gleichzeitig auf elektrische wie auch auf magnetische Felder reagieren. Die beiden Eigenschaften kommen für gewöhnlich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

»Laser in Composites Symposium« in Aachen – von der Wissenschaft in die Anwendung

19.09.2017 | Veranstaltungen

Biowissenschaftler tauschen neue Erkenntnisse über molekulare Gen-Schalter aus

19.09.2017 | Veranstaltungen

Zwei Grad wärmer – und dann?

19.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

»Laser in Composites Symposium« in Aachen – von der Wissenschaft in die Anwendung

19.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Zentraler Schalter der Immunabwehr gefunden

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Materialchemie für Hochleistungsbatterien

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie