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Two-way interactions between ocean heat transport and Arctic sea ice

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Die Erwärmung des Pazifiks als Bedrohung für das arktische Meereis

Klimamodellsimulationen, die auf Supercomputern in Schweden durchgeführt wurden, zeigen, dass die Erwärmung des Pazifischen Ozeans erhebliche Auswirkungen auf die Meereisdecke der Arktis hat.

Klimawandel und Umwelt

Das arktische Meereis nimmt mit rasanter Geschwindigkeit ab. Das lässt sich zum Beispiel daran erkennen, dass seine Mindestausdehnung im September jedes Jahrzehnt seit dem Anfang der Satellitenbeobachtung im Jahre 1979 um etwa 13 % schrumpfte. Daraus ergeben sich erhebliche Folgen für das globale Klima, das maßgeblich von der Meereisdecke der Arktis beeinflusst wird. Das EU-finanzierte Projekt OSeaIce wurde ins Leben gerufen, um unser Verständnis der Vorgänge zu vertiefen, die Veränderungen an der arktischen Eisdecke zugrunde liegen. Der Verlust von Meereis ist größtenteils auf die vom Menschen verursachte globale Erwärmung zurückzuführen, da die Temperaturen in der Region aufgrund von Veränderungen der Atmosphäre sowie der Ozeanströmungen steigen. Die Rolle des Wärmetransports über den Ozean bei diesem Phänomen ist noch kaum erforscht und war daher der Schwerpunkt des OSeaIce-Projekts.

Weitreichende Auswirkungen

„Das Meereis ist ein wirklich wichtiger Faktor im Klimasystem“, erklärt der Projektforscher David Docquier, dessen Arbeit im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen gefördert wurde. „Zwar sind nur die Polargebiete von Meereis bedeckt, aber dennoch kommt ihm große Bedeutung zu – wenn es schmilzt oder sich neu bildet, kann das erhebliche Auswirkungen auf die Atmosphäre und den Ozean haben, sowohl in der Arktis als auch in tieferen Breitengeraden wie zum Beispiel in Europa.“ Docquier beschreibt, wie der Wärmetransport über den Ozean entlang der Hauptrouten in die Arktis, die sie mit dem Atlantischen und Pazifischen Ozean verbinden, das Meereis beeinflusst. Vergangene Forschungsbemühungen haben bereits gezeigt, dass der Atlantische Ozean bedeutende Auswirkungen auf die jüngsten Veränderungen des Meereises hat, allerdings ist vergleichsweise wenig über den Einfluss des Pazifiks bekannt. Um mehr darüber herauszufinden, zogen Docquier und sein Team vom schwedischen Institut für Meteorologie und Hydrologie EC-Earth 3 zurate, ein gekoppeltes globales Klimamodell, das von einem Konsortium aus 30 Forschungsinstituten aus ganz Europa entwickelt wurde. Mithilfe dieses Modells erhöhte Docquier die Oberflächentemperaturen in verschiedenen Bereichen des Nordatlantiks und Nordpazifiks künstlich und ließ es 50 Jahre in die Zukunft blicken, um die Auswirkungen dieser Veränderungen zu untersuchen. Die Ergebnisse wurden mit einem Kontrollmodelllauf verglichen, bei dem keine Änderungen an der Ausgangslage vorgenommen wurden. „Indem wir anhand des Modells verschiedene Sensitivitätsexperimente mit dem Kontrolllauf vergleichen, können wir beobachten, welchen Einfluss der Wärmetransport über den Ozean auf das arktische Meereis hat, was im Kontext der globalen Erwärmung von erheblicher Relevanz ist“, so Docquier. Und er ergänzt: „Wir fanden heraus, dass das arktische Meereis bei Erhöhung der Oberflächentemperatur im Nordpazifik noch schneller schmilzt als bei vergleichbaren Temperatursteigerungen im Nordatlantik.“ Das ist sehr überraschend, da der Pazifische und Arktische Ozean nur über eine schmale Meerenge, die weniger als 100 Kilometer breit ist, miteinander verbunden sind. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Climate Dynamics“ veröffentlicht.

Supercomputer-Rechenleistung

Die Simulationen wurden auf dem Tetralith durchgeführt, der größten Hochleistungsrechen-Clusteranlage des nationalen Supercomputerzentrums an der Universität Linköping in Schweden. Das Durchrechnen einer auf 50 Jahre angelegten Modellsimulation bei Standardauflösung nahm etwa drei Tage Rechenzeit in Anspruch, während eine höher auflösende Version über zwei Wochen dauerte. Docquier ist inzwischen nach Brüssel umgezogen und setzt dort seine Klimaforschung am Königlichen Meteorologischen Institut Belgiens fort. Er fasst seine Sicht der Dinge folgendermaßen zusammen: „Es ist wichtig, die Vorgänge besser zu verstehen, die zum aktuellen Schwund des Meereises führen, da wir bereits wissen, dass das, was in der Arktis geschieht, erhebliche Auswirkungen weitab dieser Region hat.“

Schlüsselbegriffe

OSeaIce, Meereis, Arktis, globales Klima, Ozean, Wärmetransport, Schmelzen, Atlantik, Pazifik

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