R11: Vorhersagen über den Ozean

Wie können regionale Vorhersagen über den Ozean verbessert werden?

Im Forschungsfeld „Vorhersagen über den Ozean“ untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mögliche Veränderungen im Ozean, die für die kommenden 50 bis 100 Jahre erwartet werden.

 

Dazu modellieren sie Ozeanströmungen, das Klima und Stoffkreisläufe mit modernen Methoden der Numerischen Mathematik und der Optimierungstheorie. Ein Schwerpunkt der Forschung sind dabei die Veränderungen in der regionalen Strömungsdynamik und der Biogeochemie der Ozeane.

In den kommenden Dekaden wird die Entwicklung des Ozeans sowohl von natürlichen Schwankungen als auch anthropogenen Trends beeinflusst, wobei sich die einzelnen Regionen im Ozean unterschiedlich entwickeln werden. Ein maßgeblicher Steuerfaktor für diese regionalen Unterschiede ist die Reaktion des Ozeans auf Variabilitäten und Trends in der Atmosphäre. Die damit verbundenen Abweichungen im Ozeantransport beeinflussen die Prozesse im Meer (wie beispielsweise die Kohlenstoffaufnahme, Versauerung, Erwärmung am Meeresboden oder den Meeresspiegel) und ihre geographische Ausprägung stark. Schon in den vergangenen Dekaden wurden regionale Meeresspiegelanstiegsraten mit deutlichen Abweichungen von den globalen mittleren Anstiegsraten gemessen. Diese waren auf Bewegungen im warmen Oberflächenwasser aufgrund von Strömungen zurückzuführen. Es wird erwartet, dass sich die dreidimensionalen Strömungsmuster stark verändern, wie Auftrieb und Tiefenwasserbildung im Südozean und in den Tropen oder tiefe Konvektion im Nordatlantik während des Winters. Diese veränderten Strömungsmuster werden wiederum die Nährstoffversorgung und die damit verbundene biologische Produktivität, die CO2-Aufnahme sowie die Ozeanversauerung regional stark beeinflussen. Das Verständnis dieses Wirkens von Ozeanströmungen auf die biogeochemischen Flüsse im Zusammenspiel mit der sich ändernden Atmosphäre ist eine Grundvoraussetzung für die Entwicklung von Vorhersagemodellen. Zusätzlich müssen die Modelle die Entwicklung von gesellschaftlich relevanten Ozeankennzahlen, wie das Vorkommen von Arten und Fischereimöglichkeiten, berücksichtigen.

Zentrale Themen sind:

  • Verbesserung von hochauflösenden physikalisch-biogeochemischen Ozeanmodellen
  • Vorhersage von Ozeaneigenschaften für die nächsten 100 Jahre



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