Klimawechselwirkungen
Ozean-Atmosphären-Wechselwirkungen
[Stephan Juricke, Nils Hutter, Torge Martin, Simon Schäfers, René Schubert]
Ein wichtiger Aspekt des Klimasystems ist die Interaktion der verschiedenen Klimakomponenten an ihren Schnittstellen. Atmosphäre und Ozean tauschen Wärme, Süßwasser und Impuls aus, angetrieben durch die großräumige Zirkulation und kleinskalige Prozesse sowohl auf der ozeanischen als auch auf der atmosphärischen Seite. Wir untersuchen die Wechselwirkungen zwischen diesen beiden Klimakomponenten, insbesondere für turbulente ozeanische Prozesse, und ihre Auswirkungen auf das Erdsystem auf täglichen bis dekadischen Zeitskalen. Dieses Wissen wird dann genutzt, um die Kopplung von Atmosphäre und Ozean in komplexen Klimamodellen zu verbessern.
Meereis
[Nils Hutter, Stephan Juricke, Torge Martin]
In den Polarregionen reguliert das Meereis den Austausch von Impuls und Wärme zwischen der Atmosphäre und dem Ozean. Diese Wechselwirkung wird stark von kleinskaligen Merkmalen des Eises beeinflusst, z. B. von der Schollengröße, von Rissen im Eis sogenannten Meereisrinnen und von Presseisrücken, die durch sich aufgetürmtes Eis entstehen. Unsere Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung numerischer oder datengestützter Modellierungsansätze zur besseren Darstellung dieser feinskaligen Strukturen. Durch die Entwicklung neuer Parametrisierungen und Modellevaluierung basierend auf Beobachtungsdaten wollen wir die Darstellung der polaren Ozeane in unseren gekoppelten Klimasimulationen verbessern.
Wechselwirkung zwischen Winden und Meereis in hoch auflösenden Meereissimulationen, die Risse im Eis abbilden können.
Ozean-Eis-Wechselwirkungen
Der beschleunigte Massenverlust der grönländischen und antarktischen Eisschilde im Zuge der globalen Erwärmung führt nicht nur zu einem globalen Meeresspiegelanstieg, sondern wirkt sich auch auf die Ozeanzirkulation, die Umwandlung von Wassermassen und die regionalen Klimabedingungen aus. Durch die Durchführung von Schmelzwasserexperimenten in Ozean- und gekoppelten Klimamodellen sind wir in der Lage, die Auswirkungen der schmelzenden Eisschilde auf die Ozeanhydrografie und -zirkulation zu quantifizieren, was sich wiederum auf die Abschwächung der AMOC und regionale Veränderungen des Meeresspiegels auswirkt. Wir tragen auch zu internationalen Modellvergleichsstudien bei, die die Verbesserung von Klimaprojektionen erleichtern, wie z. B. SOFIA.
Biogeochemie
Der Ozean nimmt einen Großteil der Wärme, des Kohlenstoffs und des Sauerstoffs auf und ist daher von zentraler Bedeutung für die Abschwächung des vom Menschen verursachten Klimawandels. Die Wechselwirkung zwischen Wind, Ozeanzirkulation und Meereis, die durch mesoskalige Wirbel moduliert wird, reguliert den intensiven Austausch von Wärme und Kohlenstoff mit der Atmosphäre. In unserer Gruppe haben wir eine Hierarchie globaler biogeochemischer Ozeanmodelle mit zunehmender horizontaler Auflösung entwickelt, um ein mechanistisches Verständnis der Auswirkungen von Klimaschwankungen und langfristigen Klimaänderungen auf die Wärme-, Kohlenstoff- und Sauerstoffmuster des Ozeans zu gewinnen. Diese Modelle können mit einer hohen Auflösung verwendet werden, um die Rolle kleinräumiger Prozesse für den Kohlenstoffaustausch zwischen Luft und Meer und die Biogeochemie zu untersuchen.
