Interne Variabilität bestimmt dekadische Schwankungen der Kohlenstoffaufnahme im Ozean

Dr. Hongmei Li und Dr. Tatiana Ilyina, Wissenschaftlerinnen in der Abteilung “Ozean im Erdsystem” am Max-Planck-Institut für Meteorologie, untersuchten die interne Variabilität der ozeanischen Kohlenstoffaufnahme mithilfe einer Grand-Ensemble-Simulation, die auf dem Erdsystemmodell des Max-Planck-Instituts für Meteorologie (MPI-ESM) basiert. Dieses Grand-Ensemble umfasst 100 Modelläufe der historischen Periode und das Zukunftsszenario Representative Concentration Pathways scenario (RCP4.5). Die Autorinnen fanden heraus, dass das Ensemble sowohl zunehmende als auch abnehmende dekadische Trends in der marinen Kohlenstoffaufnahme simuliert, und dass diese Aufnahme im Wesentlichen von interner Variabilität bestimmt wird. Ihre Ergebnisse wurden in Geophysical Research Letters veröffentlicht.

Die Stärke der ozeanischen Kohlenstoffsenke bestimmt wie viel CO2 in der Atmosphäre verbleibt und ist daher eine wesentliche Kontrollgröße für den Klimawandel. Die marine Kohlenstoffaufnahme verstärkt sich infolge des Anstiegs der anthropogenen CO2-Emissionen. Beobachtungen zeigen, dass sie jedoch ausgeprägten dekadischen Schwankungen unterliegt, welche auf natürliche Klimaschwankungen zurückzuführen sind.

In ihrer neuen Studie fanden Dr. Li und Dr. Ilyina heraus, dass das MPI-ESM Grand-Ensemble, in Übereinstimmung mit Beobachtungen, sowohl positive (zunehmende Aufnahme) als auch negative (abnehmende Aufnahme) dekadische Trends in der Kohlenstoffaufnahme des Ozeans simuliert. Trotz steigender CO2-Emissionen werden negative dekadische Trends auch für die Zukunft projiziert, was die Bedeutung der internen Klimavariabilität unterstreicht. Die größte interne Variabilität in der Kohlenstoffaufnahme findet sich in Regionen mit ausgeprägten  Kohlenstoffsenken,  im Südpolarmeer, im Nordpazifik und im Nordatlantik. Im Südpolarmeer und dem Nordpazifik bedingt die starke interne Variabilität, dass eine größere Anzahl von Modellläufen (53 bzw. 46) notwendig ist, um den von den Emissionen getriebenen Trend zu reproduzieren. In den kommenden Jahrzehnten wird sich diese Anzahl auf bis zu 79 für das moderate Zukunftsszenario RCP4.5 erhöhen.

Das Pariser Klimaabkommen der COP21 zielt darauf ab, die Erderwärmung unter 2,0 °C oder sogar 1,5 °C gegenüber vorindustriellen Werten zu begrenzen. Eine wichtige Voraussetzung für die Überwachung dieses Ziels ist es, den Verlauf und Verbleib der anthropogenen Kohlenstoffemissionen zu kennen. Die neue Studie legt nahe, dass die starke interne Variabilität der marinen Kohlenstoffsenke bei der Bewertung zukünftiger CO2-Emissionsreduzierungen berücksichtigt werden sollte. In der Zwischenzeit sind Grand-Ensemble-Simulationen ein ausgezeichnetes Werkzeug, um den emissionsgetriebenen Trend auf dekadischen oder kürzeren Zeitskalen zu identifizieren.

Veröffentlichung
Li, H., and T. Ilyina (2018): Current and future decadal trends in the oceanic carbon uptake are dominated by internal variability, Geophys. Res. Lett., doi: 10.1002/2017GL075370.

Kontakt

Dr. Hongmei Li
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: 040 41173158
E-Mail: hongmei.li@we dont want spammpimet.mpg.de

Dr. Tatiana Ilyina
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: 040 41173164
E-Mail: tatiana.ilyina@we dont want spammpimet.mpg.de