Nur wirbelauflösende Modelle erfassen die Reaktion der atlantischen Umwälzbewegung auf Windänderungen in vollem Ausmaß

In einer neuen Veröffentlichung zeigen Veit Lüschow, Jin-Song von Storch und Jochem Marotzke vom Max-Planck-Institut für Meteorologie, dass die Atlantische Meridionale Umwälzbewegung überraschend auf für die Zukunft prognostizierte Windänderungen in der Nähe der Antarktis reagieren könnte. Neben dem verstärkten Transport von warmem Wasser in Oberflächennähe nach Norden könnten stärkere Winde im Südlichen Ozean auch zu einer drastischen Abschwächung der Bodenzirkulation führen.

Der tiefe AMOC-Zweig in der hochauflösenden Konfiguration des Ozeanmodells MPI-OM (gezeigt wird ein Ausschnitt der Strömungsgeschwindigkeit in 2000 m Tiefe). © MPI-M/DKRZ

Die Atlantische Meridionale Umwälzbewegung (AMOC) ist der wichtigste Wärmeträger im Ozean und ein wesentlicher Bestandteil unseres Klimasystems. Leider sind Vorhersagen der zukünftigen Entwicklung der AMOC bis heute schwierig. Ein Grund dafür ist, dass der Zusammenhang zwischen der AMOC und den Westwinden, die um die Antarktis wehen, noch nicht ganz verstanden ist. Über diese Westwinde wissen wir, dass sie in einem warmen Klima stärker werden.

Veit Lüschow und Co-Autor*innen nutzten eine hochauflösende Konfiguration des globalen Ozeanmodells MPI-OM, um den Einfluss unterschiedlicher Windszenarien an der Ozeanoberfläche zu untersuchen. Im Vergleich zum „Gegenwart“-Szenario hat das „Starkwind“-Szenario einen etwas stärkeren oberen AMOC-Zweig (in Übereinstimmung mit früheren Studien), zeigt aber auch einen fast vollständigen Rückgang des tiefen AMOC-Zweigs. Letzteres war überraschend, kann aber durch mesoskalige Ozeanwirbel erklärt werden, die nur in hochauflösenden Modellen explizit aufgelöst werden können; Die Autor*innen zeigten, dass stärkere Oberflächenwinde tiefe Ozeanwirbel verursachen, die den tiefen AMOC-Zweig abbremsen.

 

Ozean-Simulationen mit den gleichen Windszenarien an der Oberfläche in einer nicht-wirbelauflösenden Konfiguration von MPI-OM bestätigen die Ozeanwirbel-Hypothese: Der Rückgang im tiefen Zweig kann nicht reproduziert werden, da das nicht-wirbelauflösende Modell Ozeanwirbel nur indirekt über eine Parametrisierung erfasst. Es ist daher wahrscheinlich, dass auch andere Klimamodelle der aktuellen Generation, von denen die meisten nicht wirbelauflösend sind, nicht die gesamte Bandbreite der AMOC-Reaktionen erfassen. Bei der Interpretation von AMOC-Änderungen in diesen Modellen sollte man bedenken, dass die tiefe Reaktion möglicherweise unvollständig ist.

 

Originalveröffentlichung
Lüschow, V., Marotzke, J., & von Storch, J. S. (2021). Overturning response to a surface wind stress doubling in an eddying and a non-eddying ocean. Journal of Physical Oceanography, 51, 1007-1020. doi:10.1175/JPO-D-20-0176.1.

 

Kontakt

Dr. Veit Lüschow
Max-Planck-Institut für Meteorologie
E-Mail: veit.lueschow@we dont want spammpimet.mpg.de

Dr. Jin-Song von Storch
Max-Planck-Institut für Meteorologie
E-Mail: jin-song.von.storch@we dont want spammpimet.mpg.de