Forscher der Universität Liverpool haben eine neue Methode zur Messung des Ozeangedächtnisses entwickelt und zeigen, dass der Nordatlantik sein Gedächtnis fast zwei Jahrzehnte lang behält – viel länger als bisher angenommen.Ein von der Universität Liverpool geleitetes Forschungsteam hat eine neue Methode zur Messung des Ozeangedächtnisses eingeführt und enthüllt, dass das Ozeangedächtnis im Nordatlantik etwa ein bis zwei Jahrzehnte anhält – viel länger als die wenigen Jahre, die zuvor geschätzt wurden.
Die Atmosphäre und die Ozeane sind eng miteinander verbunden, wobei die sich verändernde Atmosphäre zu Schwankungen der Meerestemperaturen führt. Da Atmosphäre und Ozean jedoch unterschiedliche Zeitskalen haben, verändert sich die Atmosphäre viel schneller als der Ozean, und der Ozean hat die Fähigkeit, überschüssige Wärme über viele Jahre hinweg zu speichern, was oft als „Ozeangedächtnis“ bezeichnet wird.
Daher kann es schwierig sein, zu isolieren und zu verstehen, wie sich kurzfristige Veränderungen in der Atmosphäre auf langfristige Schwankungen der Meerestemperatur auswirken, insbesondere auf dekadischen Zeitskalen. Um dieser Herausforderung zu begegnen, führten die Forscher ein Ozeangedächtnis-Framework ein, das es ihnen ermöglicht, den Beitrag der Atmosphäre zu Ozeanveränderungen zu analysieren und zu quantifizieren. Dieser Rahmen wurde verwendet, um zu untersuchen, wie sich die Nordatlantische Oszillation, ein vorherrschendes atmosphärisches Muster in der nördlichen Hemisphäre, auf dekadische Schwankungen der subpolaren Temperaturen im Nordatlantik auswirkt. Es wird erwartet, dass die Zeitskalen des Ozeangedächtnisses für den Nordatlantik-Subpolarbereich in der Größenordnung von Jahrzehnten liegen, d. h. wie lange es dauert, bis Temperaturanomalien bestehen bleiben und sich im Ozean neu verteilen, bevor sie sich auflösen.
Anomale atmosphärische Antriebe verändern den Zustand des Ozeans durch zwei Mechanismen: kurzfristige lokale Effekte, die Luft-Ozean-Wärmeflüsse und Ekman-Zirkulation umfassen, und langfristige Fernfeldeffekte, die Änderungen beim Umkippen und der zykloiden Zirkulation umfassen. Dieses Framework berücksichtigt beide Effekte unter Verwendung der Green-Funktionsmethoden und ermöglicht so die Quantifizierung der Beiträge des Ozeangedächtnisses und des atmosphärischen Antriebs zur thermischen Variabilität des Ozeans. Dieser Rahmen wird verwendet, um die Auswirkungen der Nordatlantischen Oszillation (NAO) auf die Variabilität des Nordatlantiks, einschließlich der dekadischen Variabilität des Atlantiks, zu untersuchen. Änderungen in den Geschwindigkeiten des Nordatlantischen Wirbels und des Nordatlantischen Jets erklären bis zu 30 % der dekadischen Variabilität des Ozeans, die hauptsächlich durch zeitliche Änderungen im ozeanischen Wärmetransport verursacht wird. Daher können dekadische Schwankungen der Meerestemperatur nicht ausschließlich als passive Reaktionen auf stochastische atmosphärische Antriebe genau modelliert werden.
Das Ozeangedächtnis bezieht sich auf die Beständigkeit der Meeresbedingungen und ist eine wichtige Quelle der Vorhersagbarkeit im Klimasystem über synoptische Zeitskalen hinaus. Allerdings stellt sich die grundsätzliche Frage „Wie lang ist die Erinnerung an den Ozean?“ war nicht klar. Der Grund für die Schwierigkeit bei der Bestimmung des Ozeangedächtnisses liegt darin, dass anhaltende Veränderungen des atmosphärischen Antriebs die langfristigen Auswirkungen der Ozeanzirkulation verschleiern.
Das Team berichtete in einem in Geophysical Research Letters veröffentlichten Artikel, dass es ihm gelungen sei, das Ozeangedächtnis zu quantifizieren, indem es die Entwicklung der Meerestemperatur als Reaktion auf ein einzelnes extremes atmosphärisches Ereignis verfolgte.
Die Autoren führen das Langzeitgedächtnis des Nordatlantiks auf langsame Veränderungen der Ozeanzirkulation und des Wärmetransports zurück. Ihre Ergebnisse zeigen, dass Schwankungen der Meerestemperaturen über mehr als ein Jahrzehnt hinweg das regionale Klima, beispielsweise die Lufttemperatur, beeinflussen. Die Studie unterstützt auch eine sorgfältige Analyse von Beobachtungsdaten, um die Klimavorhersagen für das nächste Jahrzehnt zu verbessern.
Dr. Hemant Khatri von der University of Liverpool, Erstautor des Artikels, sagte: „Diese Studie befasst sich mit der grundlegenden Frage, was Ozeangedächtnis wirklich ist. Das neue Ozeangedächtnis-Framework enthüllt die physikalischen Mechanismen des mehrjährigen Ozeangedächtnisses und ebnet den Weg für neue Wege zur Bewertung von Klimamodellen.“
Professor Ric Williams von der University of Liverpool ist einer der Mitautoren des Papiers: „Dies ist das erste Mal, dass wir das Ozeangedächtnis gemessen haben. Wir haben herausgefunden, dass hochmoderne Klimamodelle das Ozeangedächtnis im Vergleich zu beobachtungsbasierten Schätzungen mit Schätzungen von nur 8–10 Jahren deutlich unterschätzen Fähigkeit der Klimavorhersagen für das nächste Jahrzehnt.
Zusammengestellt von /ScitechDaily
DOI:10.1029/2024GL110333