TP3.2 – Klimabedingte Zirkulations- und Wassermassen-Änderungen auf dem nordwest-europäischen Schelf

Nährstoffreiche atlantische Wassermassen, die in das nordwest-europäische Schelfmeer (NWES) strömen, bilden die wichtigste Nährstoffquelle für das alljährliche Planktonwachstum auf dem Schelf. Modellsimulationen zeigen, dass eine globale Klimaerwärmung eine Verringerung der winterlichen Durchmischungstiefe im Nordostatlantik verursacht und dadurch die Nährstoffkonzentration der in das NWES strömenden Wassermassen reduziert, was weitreichende ökologische Folgen haben kann. Bei einer kritischen Durchmischungstiefe vollzieht sich jedoch ein Regimewechsel, ein grundlegender Wandel, bei dem Mischungsprozesse an der Schelfkannte zu einem lokalen Aufmischen von tieferen nährstoffreichen Wassermassen führen, sodass sich die Nährstoffzufuhr in das NWES und damit das Planktonwachstum nicht so stark abschwächen, wie aufgrund der Nährstoffreduktion im Nordostatlantik zu erwarten wäre. In diesem Projekt wird untersucht, inwieweit der Schmelzwassereintrag des Grönland-Eisschildes in den Nordatlantik die Abnahme der winterlichen Durchmischungstiefe sowie die damit verbundene Dynamik der Nährstoffzufuhr in das NWES beeinflusst. Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich aufgrund einer stärkeren Abschwächung der Tiefenzirkulation des Nordatlantiks tiefere Wassermassen zusätzlich mit Nährstoffen anreichern und dadurch den Nährstofftransport auf den Schelf begünstigen/erhöhen.

Ziele

  • Quantifizierung von Unsicherheiten in den Antriebsmechanismen und der Ausprägung des Regimewechsels in der Nährstoffzufuhr vom Nordostatlantik in das NWES
  • Untersuchung der Auswirkungen des Regimewechsels auf die biologische Produktivität des NWES, insbesondere der Nordsee
  • Untersuchung des Einflusses von grönländischem Schmelzwassereintrag in den Nordatlantik auf die winterliche Durchmischungstiefe und damit auf die Dynamik der Nährstoffzufuhr in das NWES

Methoden

  • Zukunftsprojektionen bis zum Jahr 2150 für das Treibhausgas-Emissionsszenario RCP8.5 vom Weltklimarat (IPCC) mit dem globalen Erdsystemmodell des Max-Planck-Instituts für Meteorologie MPI-ESM-LR
  • Dynamische Regionalisierung der globalen Simulationen mit dem regional gekoppelten Ozean-Atmosphären-Modell MPIOM/HAMOCC/REMO, bei einer horizontalen Auflösung von bis zu 5 km an der kontinentalen Küste des NWES
  • Modellexperimente mit beiden Modellsystemen bezüglich verschiedener idealisierter Schmelzraten des Grönland-Eisschildes

Simuliertes Strömungsfeld des nordwest-europäischen Schelfmeeres. Dargestellt ist die mittlere Strömung der oberen 500m im Winter (Dezember-März) für den Zeitraum 1971-2000. (Bild: MPI, Hamburg)

PI

Uwe Mikolajewicz, Max-Planck-Institut für Meteorologie, Hamburg

Team

Moritz Mathis, Helmholtz-Zentrum Geesthacht

Katharina Six, Max-Planck-Institut für Meteorologie, Hamburg