Ein internationales Wissenschaftlerteam hat zum ersten Mal direkte Beweise dafür entdeckt, dass scheinbar zufällige Wettersysteme im Ozean mit dem globalen Klima zusammenhängen. Das Forschungsteam unter der Leitung von Hussein Aluie, einem außerordentlichen Professor am Fachbereich Maschinenbau der University of Rochester und Wissenschaftler im Laser Energetics Laboratory der Universität, berichtete über seine Ergebnisse in der Zeitschrift Science Advances.

Diese Illustration von Benjamin Storer zeigt Meereswettersysteme (mesoskalige Wirbel), überlagert mit atmosphärisch angetriebenen Meeresströmungen im Klimamaßstab (schwarze Linien). Das Bild zeigt, wie diese Ozeanwettersysteme aktiviert (rot) oder geschwächt (blau) werden, wenn sie mit Klimaskalen interagieren, in Mustern, die die globale atmosphärische Zirkulation widerspiegeln. Bildquelle: University of Rochester/Benjamin Storer

Der Hauptautor Benjamin Storer, ein assoziierter Forscher in der Turbulence and Complex Flows Research Group von Arue, sagte, dass die Wettermuster im Ozean denen ähneln, die wir an Land erleben, jedoch auf unterschiedlichen Zeit- und Längenskalen. Wetterphänomene an Land können mehrere Tage andauern und eine Breite von etwa 500 Kilometern haben, während Wetterphänomene auf dem Meer, beispielsweise Wirbel, drei bis vier Wochen andauern, an Land jedoch nur ein Fünftel so groß sind.

„Wissenschaftler haben lange darüber spekuliert, dass diese allgegenwärtigen, scheinbar zufälligen Bewegungen im Ozean mit Klimaskalen interagieren, aber dies wurde verdeckt, weil unklar war, wie man dieses komplexe System aufbrechen kann, um ihre Wechselwirkungen zu messen“, sagte Aroui. „Wir haben ein Framework entwickelt, das genau das tut. Was wir gefunden haben, unterscheidet sich von dem, was die Leute erwartet hatten, weil es eine atmosphärische Konditionierung erfordert.“

Ziel des Teams ist es zu verstehen, wie Energie über verschiedene Kanäle im Ozean auf der ganzen Erde übertragen wird. Sie nutzten eine 2019 von Arui entwickelte mathematische Methode, die Storr und Aroui anschließend in High-Level-Codes implementierten, sodass sie verschiedene Arten der Energieübertragung vom Erdumfang bis zu 10 Kilometern untersuchen konnten. Diese Techniken wurden dann auf Meeresdatensätze aus fortschrittlichen Klimamodellen und Satellitenbeobachtungen angewendet.

Untersuchungen zeigen, dass Meereswettersysteme durch die Wechselwirkung mit Klimaskalen sowohl stimuliert als auch geschwächt werden, und zwar in einem Muster, das die globale atmosphärische Zirkulation widerspiegelt. Die Forscher fanden außerdem heraus, dass eine atmosphärische Zone in der Nähe des Äquators, die sogenannte Intertropische Konvergenzzone, 30 % des weltweiten Niederschlags produziert, was zu massiven Energieübertragungen und Turbulenzen im Ozean führt.

Die Untersuchung solch komplexer Flüssigkeitsbewegungen auf mehreren Skalen sei keine leichte Aufgabe, sagten Stoll und Arui, aber sie biete Vorteile gegenüber früheren Versuchen, das Wetter mit dem Klimawandel in Verbindung zu bringen. Sie glauben, dass die Arbeit des Teams einen vielversprechenden Rahmen für ein besseres Verständnis des Klimasystems bietet.

„Es besteht großes Interesse daran, wie sich die globale Erwärmung und ein sich veränderndes Klima auf extreme Wetterereignisse auswirken“, sagte Aroui. „Typischerweise basieren solche Forschungsbemühungen auf statistischen Analysen und erfordern große Datenmengen, um Vertrauen in Unsicherheiten zu haben. Wir verfolgen einen anderen Ansatz, der auf mechanistischer Analyse basiert, die einige dieser Anforderungen erleichtert und es uns ermöglicht, Ursache und Wirkung leichter zu verstehen.“

Zusammengestellt von /scitechdaily