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Meridionale Transporte im Nord Atlantik

      Seit Juli 1993 bestimmt das BSH die nordwärts gerichteten Wärmetransporte im Atlantik auf einem Schnitt entlang 48° Nord. Die Arbeiten werden nach den Kriterien und teils als Beitrag zum hydrographischen Programm des World Ocean Circulation Experiments (WOCE) durchgeführt. Mit den deutschen Forschungsschiffen "Gauss" (BSH) und "Meteor" wurden zwischen dem Englischen Kanal und den Neufundlandbänken mittlerweile fünf hochauflösende hydrographische Datensätze gewonnen. Eine weitere Reise wird für das Jahr 2000 geplant.

      Einschließlich zweier historischer Reisen aus den Jahren 1957 und 1982 stehen uns entlang 48° N momentan die hydrographischen Daten von 7 Realisierungen zur Verfügung ( 1957, 1982, 1993, 1994, 1996, 1997, 1998), um die barokline Struktur zwischen dem subpolaren und dem subtropischen Wirbel im Nordatlantik zu beschreiben. Die Hydrographie der Realisierung in den späten 50-er Jahren basiert auf Schöpfer-Daten, die der Realisierungen in den frühen 80-er und 90-er Jahren auf CTD-Daten mit einer vertikalen Auflösung von 2 dbar. Im Vergleich zu den Schöpfer-Profilen wurden bei den CTD-Profilen geringere Stationsabstände verwendet. Die horizontale Abtastrate dieser Realisierungen löst mesokalige Wirbel und Eddies auf.

1957 1982 1993 1994
S S S S
T T T T
1996 1997 1998  
S S S  
T T T  
Vertikale Verteilung von potentieller Temperatur und Salzgehalt entlang des Schnittes auf 48° N im Nordatlantik 

       Die aus hydrographischen Daten abgeleiteten integralen Größen, wie Wärme-, Süßwasser- und Stofftransporte, ermöglichen eine Aussage über die physikalischen Mechanismen, welche die Meridionalzirkulation im Nordatlantik und ihre Schwankungen auf Zeitskalen von mehreren Jahren und Dekaden, also auf klimarelevanten Zeitskalen, kontrollieren.

      Das Dichtefeld, welches aus den gemessenen Größen abgeleitet wird, läßt die zu integrierende Größe, die totale meridionale Geschwindigkeit, unterbestimmt. Dies ist das klassische Problem der physikalischen Ozeanographie. Deshalb wird oft eine Zerlegung des totalen Geschwindigkeitsfeldes vorgenommen:

      Die barotrope und Ekman-Komponente läßt sich aus klimatologischen und aktuellen Winddaten abschätzen.

      Für klimarelevante Änderungen im Ozean unterscheidet man allgemein zwei Mechanismen und damit werden auch zwei unterschiedliche Zeitskalen assoziiert.

      Überraschend sind bei den bisherigen Beobachtungen die signifikanten interannualen Änderungen des Zwischen- und Tiefenwassers. Die seit 1982 andauernde Abkühlung des sich 'linsenförmig' in der Tiefe zwischen 1300m und 2200m ostwärts ausbreitenden Labradorseewassers endete im westlichen Becken abrupt im Jahre 1995, im östlichen Becken ein Jahr später. Danach begann eine Erwärmungsphase bei annähernd konstantem Salzgehalt. Im östlichen Becken kam es nach 1982 zu einem Temperaturanstieg des tiefen Salzgehaltsmaximums (ca. 2500m) bis ins Jahr 1994. Dieser war verbunden mit einer geringen Zunahme des Salzgehalts und einer Abnahme der Dichte. Bis 1996 nahmen dann Temperatur und Dichte wieder ab. Seither beobachten wir eine erneute Erwärmung und einen Anstieg der Dichte. Der Salzgehalt blieb bei den Änderungen der letzten drei Jahren annähernd konstant. Im westlichen Becken kühlten sich die Tiefenwasser bis einschließlich 1996 kontinuierlich ab (0,4° C), wobei die Dichte leicht zu- und der Salzgehalt leicht abnahm. Im Jahre 1993 ist eine mächtige Schicht subpolaren Mode Wassers innerhalb des Temperaturintervalls von 7,5° C bis 8,5° C zu beobachten. In den folgenden Jahren wurde das Wasser subpolaren Ursprungs von dem verstärkt vordringenden Mittelmeerwasser verdrängt. Deshalb reduzierte sich diese Schicht auf zwei Extrema: ein warmes Salzgehaltsminimum von Wasser subpolaren Ursprungs und ein etwas kälteres Salzgehaltsmaximum des Mittelmeerwassers. Im Jahre 1997 waren diese beiden Extrema 1° C wärmer und wiesen eine um 0.2 kg/m3 geringere Dichte auf als in den vorherigen Jahren.  1997-98 kommt es entlang der Isobaren im Bereich des Labradorseewassers zu einer erneuten Abkühlung und zu einer extremen Abnahme des Salzgehalts ( im europäischen Becken >0,02 ).  Entlang der Isopyknen setzt sich diese Abkühlung und Aussüßung in den zentralen Becken auch in den Wassermassen der Island-Schottland Überstromregion fort. Über den Abhängen des Mittelatlantischen Rückens ist jedoch eine Erwärmung und Zunahme des Salzgehalts im Labradorseewasser zu beobachten,  während sich die darunter liegende Schicht auch hier abkühlt und frischer wird.

      Welchen Einfluß vor allem die Veränderung des Luftdrucksystems (Nordatlantische Oszillation) auf diese Änderungen der baroklinen Struktur in Nordatlantik haben, ist noch nicht eindeutig geklärt. Die bisherigen Untersuchungen lassen jedoch darauf schließen, daß die meridionale Zirkulation im Nordatlantik eine bimodale Struktur aufweist zwischen denen sie variiert. Um die physikalischen Antriebsmechanismen statistisch besser abzusichern, werden zusätzlich Fernerkundungsdaten herangezogen, sowie auch die Expendable Bathythermograph (XBT)-Daten des seit 1988 am BSH laufenden Frachtschiffprogramms im Nordatlantik. 

BSH, M54, Lorbacher@bsh.d400.de, 07.Aug.1998