Abrupte CO2-Vervierfachung: Auflösung von Ozeanwirbeln führt zu geringerem Anstieg der globalen mittleren Oberflächentemperatur

In einer aktuellen Studie in den Geophysical Research Letters untersuchten Dr. Dian Putrasahan und Kolleg*innen aus der Abteilung „Ozean im Erdsystem“ am Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M), von der Universität Hamburg und vom britischen MetOffice Hadley Centre, welchen Effekt die Auflösung von Ozeanwirbeln auf die Reaktion der globalen mittleren Oberflächentemperatur (GMST – global mean surface temperature) auf steigende CO2-Konzentrationen hat. Sie fanden heraus, dass in Klimamodellen die Auflösung von Ozeanwirbeln zu einem um 0,1°C geringeren GMST-Anstieg bei einer abrupten CO2-Vervierfachung führt. Diese schwächere GMST-Reaktion hängt mit einer stärkeren Wärmeaufnahme durch die Wirbel in mittleren und großen Tiefen des Ozeans zusammen.

Wie effizient der Ozean Wärme aufnimmt, spielt eine Rolle für die Stärke der GMST-Reaktion auf einen starken Anstieg des CO2-Antriebs. Diese Effizienz kann wiederum durch mesoskalige Ozeanwirbel beeinflusst werden. Unter Verwendung des MPI-Erdsystemmodells (MPI-ESM1.2) führten die Autor*innen Paare von Klimaänderungsexperimenten durch, die die gleiche Auflösung der Atmosphäre, aber unterschiedliche Auflösungen des Ozeans verwendeten, um den Effekt von aufgelösten mesoskaligen Wirbeln zu quantifizieren. Sie entwarfen die Experimente in dieser Art und Weise, um (i) mögliche Klimadrifts in Simulationen zu entfernen, die eine wirbelauflösende Ozeankomponente verwenden, und (ii) das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern, indem sie ein kleines Ensemble verwendeten und einen starken Antrieb, d. h. 4xCO2, anwandten.

 

Während der Unterschied in der GMST-Antwort zwischen den Konfigurationen mit und ohne Auflösung der Ozeanwirbel gering ist, ist er energetisch konsistent mit den Änderungen im Energiehaushalt des gesamten Klimasystems, die sich aus der verbesserten Ozeanauflösung ergeben. Die Wärmeaufnahme der Tiefsee tritt als schnelle Reaktion auf und bleibt über die gesamten 100 Jahre der Integration bestehen. Wenn Wirbel aufgelöst werden, reagieren alle Wärmeprozesse — zu denen Wärmeadvektion durch Wirbel, mittlere Wärmeadvektion und diffusive Prozesse gehören — in größerem Umfang auf eine abrupte Vervierfachung der CO2-Konzentration. Dies führt zu einer größeren Wärmeaufnahme durch die Tiefsee. Die Ergebnisse legen nahe, dass man bei der Untersuchung der Auswirkung von aufgelösten Wirbeln auf die transiente Klimareaktion und die Wärmeaufnahme des Ozeans nicht nur den oberen Ozean betrachten sollte, sondern die Wärmeaufnahme des gesamten Ozeans analysieren sollte.

 

Originalveröffentlichung:

Putrasahan, D. A., Gutjahr, O., Haak, H., Jungclaus, J. H., Lohmann, K., Roberts, M. J., von Storch, J.-S. (2021) Effect of resolving ocean eddies on the transient response of global mean surface temperature to abrupt 4xCO2 forcing. Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2020GL092049.

 

Kontakt:

Dr. Dian Putrasahan
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: 040 41173 468
E-Mail: dian.putrasahan@we dont want spammpimet.mpg.de