Auswirkungen des Schmelzwassers auf den Ozean
Küste in Nordost-Grönland. (CC-BY Kirsten Meulenbroek)
Satellitenbeobachtungen und Ozeanmodelle sind notwendig um Veränderungen im Nordatlantik besser zu verstehen. Seit den letzten 25 Jahren gibt es einen erhöhten Massenverlust von Grönländischem Eis. Die direkten Auswirkungen auf den umliegenden Ozean gilt es besser zu verstehen. Dafür stehen Satellitendaten, die zum einen Massen- veränderungen über dem Land (z.B. GRACE) als auch Veränderungen der Meereshöhen (Altimertersatelliten, z.B. Envisat, Cryosat-2) liefern, lokale Beobachtungen und Modell- experimente zur Verfügung. Durch Simulationen mit Ozeanmodellen können Szenarien berechnet werden, wie sich grönländisches Süßwasser im Ozean verteilt. In Teilprojekt 10 sind wir daran interessiert, wie gut Schmelzsignaturen, die wir in Modellsimulationen von Temperatur, Salzgehalt und Meereshöhen finden, in Beobachtungen oder anderen Modellen repräsentiert ist.
Kontakt: Dr. Sophie Stolzenberger & Prof. Dr. Jürgen Kusche
Abbildung 1: Die Unterschiede zwischen den Modellexperimenten mit und ohne Grönländischem Süßwasser für die oberen 100 m machen sich vor allem in der Baffin Bay und rund um Grönland bemerkbar. Die zugrunde liegenden Simulationen basieren auf dem Zeitraum von 1993-2016. Dargestellt sind Differenzen für Salinität (links) und Temperatur (rechts). Rot bedeutet, dass es aufgrund der Schmelzraten wärmer/salziger wird. (Stolzenberger et al., in prep.)
Abbildung 2: Die simulierten sterischen Höhen in der Baffin Bay passen gut zum ORAS5-Ensemble, sowohl für Veränderungen von Jahr zu Jahr (oben) als auch von Monat zu Monat (unten). Gezeigt sind die Modellexperimente inklusive grönländischem Süßwasserfluss (GF) und ohne (NGF). (Stolzenberger et al., in prep.)
Welches Hauptziel wurde in der ersten Projektphase verfolgt?
In GROCE-1 haben wir untersucht, inwiefern grönländische Schmelzsignaturen in geodätischen und ozeanographischen Daten zu finden sind. Ziel ist es aus Simulationen und verschiedenen Erdbeobachtungen Veränderungen im Nordatlantik und in der direkten Umgebung Grönlands besser zu verstehen.
Welche Methoden wendet ihr zur Beantwortung eurer Fragestellung an?
Zunächst haben wir in einer integrierten Analyse die gravimetrische Massenbilanz Grönlands gemeinsam mit Veränderungen des Meeresspiegels im Nordatlantik analysiert, um massenbedingte und sterische Anteile zu trennen. Außerdem haben wir mit Hilfe von Ozeanmodellsimulationen (FESOM, siehe auch TP2) und Beobachtungsdaten relevante Änderungen in Temperatur und Salzgehalt bestimmt, die u.a. für die beobachteten sterischen Variationen verantwortlich sind. Um den Einfluss des grönländischen Schmelzwassers zu analysieren, haben wir ein Modellexperiment jeweils mit und ohne entsprechenden Süßwasserfluss durchgeführt.
Was waren die Hauptergebnisse?
- Die Auswirkungen des grönländischen Schmelzwassers lassen sich bis zu einer Tiefe von 100 m nahe der grönländischen Küste nachweisen. Der Süßwassereintrag zeigt einen wärmenden, weniger salzigen Effekt westlich von Grönland und eine Abkühlung um bis zu 1°C weiter südlich (Abbildung 1).
- Die Baffin Bay westlich von Grönland ist ein Gebiet, in der die Schmelzraten im Ozean (aufgrund des Strömungssystems) besonders sichtbar werden. Simulierte sterischen Höhen, die den grönländischen Süßwasserfluss beinhalten, passen gut zur ORAS5-Reanalyse besonders in den 1990er Jahren und bis 2013 (Abbildung 2). Die Modellauf- lösung muss dabei entsprechend hoch sein, damit das Schmelzwasser realistisch von der Küste weiter weg transportiert werden kann.
Welche Fragestellungen werden nun in GROCE-2 bearbeitet?
- In GROCE-2 beschäftigen wir uns damit, wie realistisch die Ozeankomponenten in den CMIP6-Klimamodellen repräsentiert sind. Hierfür ist es zwingend notwendig, den Einfluss von Unsicherheiten, die durch (regionale) atmosphärische Einflüsse und Modellauflösung entstehen, zu untersuchen.
- Wir werden den Effekt des atmosphärischen Antriebs auf ozeanische Variablen in Sensitivitätsstudien mit besonderen Fokus auf Nordost-Grönlands analysieren.
- Ein weiteres Ziel ist es mit länger zurückliegenden und aktualisierten Daten altimetrisch-gravimetrische Massenbilanzen zu bestimmen - auch für Zeiträume vor der GRACE-Ära.