Posted in: Klima, Meeresforschung 8. Juli 2013 14:48 Weiter lesen →

Große Wirkung kleiner Wirbel

Wenn Klimaforscher Ozeane in den Blick nehmen, studieren sie überwiegend die großräumigen Strömungen. Doch auch vergleichsweise kleine Wirbel im Meer beeinflussen das Wetter mit, sagen Schweizer Forscher. Sie wollen die Wirbel in Wettermodellen stärker berücksichtigt wissen.

Kleine und nur vorübergehend existierende Wirbel mit einem Durchmesser von rund hundert Kilometern kommen in allen Ozeanen vor, sowohl auf der Nord- wie auf der Südhalbkugel. Sie entstehen, weil die meisten Meeresströmungen nicht geradlinig verlaufen, sondern turbulent sind.

Suedpolarmeer_ESA_300 Die Antarktis im Südpolarmeer. Bild: ESA

„Vorstellen kann man sich das wie bei einem Bach, der an einem Stein vorbeifließt. Hinter dem Stein entstehen Wirbel“, sagt Ivy Frenger von der ETH Zürich. In den Ozeanen könnten diese Wirbel mit den großräumigen Meeresströmungen über weite Distanzen verfrachtet werden, so der Wissenschaftler, und sich auch eigenständig über die Meere fortbewegen.

Um den Einfluss der Wirbel auf Wetterphänomene zu untersuchen, haben die ETH-Forscher Satellitendaten aus dem Südpolarmeer ausgewertet. Dort sind solche Wirbel besonders häufig. „Weil sich das Wasser in den Wirbeln vom Umgebungswasser in der Dichte leicht unterscheidet, zeigen sich die Wirbel an der Ozeanoberfläche als Beule oder Delle“, sagt Frenger.

Die Wissenschaftler werteten Daten über einen Zeitraum von knapp zehn Jahren aus. So gewannen sie Informationen zu mehr als 600.000 temporär existierenden Wirbeln. Die Forscher fassten diese Wirbel-Daten zusammen, errechneten einen Mittelwert und verglichen sie mit Mittelwerten von Wind-, Wolken- und Niederschlagsdaten, die ebenfalls mithilfe von Satelliten erhoben wurden.

Das Ergebnis: Anti-zyklonische, auf der Südhemisphäre im Gegenuhrzeigersinn drehende Wirbel erhöhen lokal die Windgeschwindigkeit an der Meeresoberfläche, die Wolkenbedeckung und die Regenwahrscheinlichkeit. Die in Gegenrichtung drehenden zyklonischen Wirbel haben den entgegengesetzten Effekt auf die Atmosphäre.

Das Oberflächenwasser ist in anti-zyklonischen Wirbeln wärmer als außerhalb des Wirbels, jenes in zyklonischen Wirbeln kälter. Für jedes Grad, dass der Wirbel wärmer ist, nimmt die Windstärke um etwa 5 Prozent zu, die Wolkenbedeckung um 3 Prozent und die Regenwahrscheinlichkeit um 8 Prozent.

In den meisten Meeresregionen ist die Zahl warmer und kalter Wirbel ähnlich. Großräumig und langfristig gesehen heben sich die Effekte von warmen und kalten Wirbeln auf die Atmosphäre daher oft in etwa auf, wie Frenger sagt. Die Wirbel erhöhen aber die Variabilität der Atmosphäre, und sie haben einen Einfluss auf lokale Extremereignisse. Fegt beispielsweise ein Sturm über einen Wirbel, können sich die Windspitzen ändern, also je nach Drehrichtung des Wirbels zu- oder abnehmen. Möglicherweise beeinflussen diese Wirbel auch die Richtung, die ein Sturm einschlägt.

„Es ist wichtig, die von den Wirbeln verursachte Variabilität zu kennen und sie in Wetter- und Klimamodelle der nächsten Generation einzubauen“, sagt Frenger. Gerade in Regionen, in denen warme oder kalte Wirbel überwiegen, könnten diese auch einen großräumigeren Effekt haben.

Forschung: Ivy Frenger, Nicolas Gruber, R. Knutti, M. Münnich, ETH Zürich; Online-Veröffentlichung in „Nature Geoscience“, 7.7.2013, doi: 10.38/ngeo1863

WWW:
Abstract in „Nature Geoscience“
Biogeochemie und Schadstoffdynamik an der ETH Zürich

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