Home - Publications - CV - Research - Teaching - Programs
Poleward shift of ocean gyres
Wirbel Richtung Pol
Yang, H., Lohmann, G., Krebs-Kanzow, U., Ionita, M., Shi, X., Sidorenko, D., Gong, X., Chen, X., and Gowan, E. J., 2020: Poleward shift of the major ocean gyres detected in a warming climate. Geophysical Research Letters, 47, doi:10.1029/2019GL085868 (link) (pdf)
Lohmann, G., and H. Yang, 2020: Große, windgetriebene Meeresströmungen verschieben sich polwärts. Physik in unserer Zeit 51 (3), 113-114. doi:10.1002/piuz.202070307
Presse:
Press:
(EOS )
(Major Ocean Currents Drifting Poleward)
(Large parts of the globe have already passed a crucial climate threshold)
Satellite observational sea surface temperature anomaly during the last five years (2015-2019), reference to the first five years (1982-1986). Enhanced ocean warming emerges over the subtropical regions. These warming patterns expand the tropcical warm water zones and drive the tropical expansion. The red rectangles mark the latitudes of subtropical ocean gyres where ocean dynamic process can easily accumulate heat. These regions are also well-known as the region where the floating marine debris accumulate.
Yang, H., G. Lohmann, X. Shi, E. J. Gowan, J. Lu, 2020: Tropical expansion driven by poleward advancing subtropical fronts. Journal of Geophysical Research - Atmospheres 125 (16) e2020JD033158, DOI:10.1029/2020JD033158 (link)
The world’s major climate zones — polar, temperate and tropical — are transforming as we watch
Die Tropen expandieren, und der Klimawandel ist schuld daran
Die Tropen der Erde dehnen sich polwärts aus, und diese Ausdehnung wird durch die vom Menschen verursachten Veränderungen des Ozeans angetrieben, so neue Forschungsergebnisse.
Die Region, die als Tropen bekannt ist, schlingt sich wie ein warmer, feuchter Gürtel um die Erde. Dieser Teil der Erde erhält das ganze Jahr über die meiste direkte Sonneneinstrahlung und ist durch hohe Durchschnittstemperaturen und starke Niederschläge gekennzeichnet. Im Gegensatz zum Inneren der Tropen sind die Ränder dieser Region jedoch heiß und ausgedörrt.
In den letzten 15 Jahren haben Wissenschaftler festgestellt, dass sich diese trockenen Bänder zu den Polen hin ausdehnen, in Regionen wie dem Mittelmeerraum, Südaustralien und Südkalifornien. Interessanterweise haben sich diese Regionen auf der Südhalbkugel stärker ausgedehnt als auf der Nordhalbkugel, und die Forscher hatten Mühe, genau herauszufinden, was diesen Trend genau antreibt.
Eine neue Studie unter der Leitung einer Gruppe von Wissenschaftlern des Alfred-Wegener-Instituts, des Pacific Northwest National Laboratory und der State University of New York, die im AGU’s Journal of Geophysical Research veröffentlicht wurde, argumentiert, dass das Scheitern, sich auf einen genauen Mechanismus gefunden zu haben, zum Teil darauf zurückzuführen ist, dass die meisten Forscher am falschen Ort gesucht haben. Sie suchten in der Atmosphäre nach Antworten, während sie eigentlich in den Ozean hätten schauen sollen. Die neue Studie fand heraus, dass die expandierenden Tropen in erster Linie durch eine verstärkte Erwärmung der Ozeanoberfläche über den subtropischen Regionen angetrieben werden. In der südlichen Hemisphäre findet eine größere Verschiebung statt, weil sie mehr Ozeanfläche hat.
Die Expansion der Tropen könnte tiefgreifende wirtschaftliche und soziale Auswirkungen haben: Der Prozess könnte die Sturmbahnen verschieben und an Orten wie Kalifornien und Australien, die bereits unter Wasserstress leiden, schwerwiegendere Dürren und Waldbrände verursachen.
Eine frühere Studie von Yang und Kollegen fand heraus, dass sich die Ozeanwirbel der Erde dank des sich erwärmenden Klimas polwärts bewegen. Die neuen Erkenntnisse sind bedeutsam, weil sie den bisher deutlichsten Beweis dafür liefern, dass die tropische Expansion tatsächlich in erster Linie durch den Klimawandel angetrieben wird, so die Autoren der Studie. Zwar würden auch natürliche langfristige Klimaschwankungen zu den beobachteten Trends beitragen, doch könnten diese Schwankungen allein nicht erklären, in welchem Umfang die Expansion bereits stattgefunden hat. Das bedeutet, so argumentieren die Autoren, dass der Klimawandel möglicherweise bereits signifikant zur tropischen Expansion beigetragen hat - vor allem in der ozeandominierten südlichen Hemisphäre.
“Wir zeigen, dass die verstärkte subtropische Ozean-Erwärmung unabhängig von den natürlichen Klimaschwankungen ist”, sagte der Leitautor Hu Yang vom Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven, Deutschland. “Dies ist eine Folge der globalen Erwärmung.”
Ozean versus Atmosphäre
Im Jahr 2006 verkündete ein in der Zeitschrift Science veröffentlichtes Papier einen beunruhigenden Befund: In einigen Teilen der Welt, sowohl auf der Nord- als auch auf der Südhalbkugel, dehnten sich die Tropen aus. Seit der Veröffentlichung dieses Papiers haben Forscher versucht, den Schuldigen herauszufinden. Ohne die Ursache zu ermitteln, wissen wir nicht, wie schnell die Ausbreitung stattfinden wird oder welche Regionen davon betroffen sein werden.
Einige Forscher haben angedeutet, dass Treibhausgasemissionen, Ozonabbau und Aerosole in der Atmosphäre die Expansion vorantreiben. Aber Paläoklima-Proxies deuten darauf hin, dass die Klimazone auch in den vergangenen Eiszeitzyklen gewandert ist, ohne dass es Beweise für Schwankungen des Ozons oder der Aerosole gibt", sagte Professor Gerrit Lohmann, Sektionsleiter der Gruppe Paläoklima-Dynamik am Alfred-Wegner-Institut in Bremerhaven. Klimamodelle, die Treibhausgase in der Atmosphäre zur Erklärung der Expansion verwenden, unterschätzen durchweg die Geschwindigkeit der Polverschiebung und erklären nicht, warum die Expansion in einigen Regionen stattfindet, in anderen aber nicht. Dies hat einige Forscher zu der Theorie geführt, dass die tropische Expansion einfach durch natürliche Schwingungen des Erdklimas erklärt werden kann. Aber die natürlichen Schwankungen passen nicht ganz in die Muster, die Wissenschaftler bereits beobachtet haben.
Yang und Lohmann begannen die tropische Expansion im Jahr 2015 zu berücksichtigen, als sie die Strömungen am Westrand der subtropischen Wirbel analysierten, die warmes Wasser zu den Polen tragen. Das brachte sie zum Nachdenken. Was wäre, wenn die tropische Expansion nicht durch Veränderungen in der Atmosphäre, sondern durch Veränderungen im Ozean angetrieben würde? Da Ozean und Atmosphäre hochgradig verbundene Systeme seien, sei es oft schwierig zu sagen, was das jeweils andere antreibt, sagte Yang. Bei der Analyse der großen Ozeanstürme stellten Yang und Lohmann fest, dass die Position des Temperaturgradienten des Ozeans in den mittleren Breiten tatsächlich mit der Beobachtung der tropischen Expansion übereinstimmt. Aufgrund der Dynamik der Ozeanzirkulation kann die subtropische Ozeanoberfläche leichter Wärme akkumulieren als andere Regionen unter der globalen Erwärmung, ebenso wie die Verschmutzung durch Plastik leichter über dem subtropischen Ozean akkumuliert werden kann", sagte Lohmann. Die akkumulierte Erwärmung über dem subtropischen Ozean verschiebt den Temperaturgradienten des Ozeans in Richtung der Pole. Als die Wissenschaftler die beobachteten Veränderungen in den Tropen mit Hilfe der subtropischen Erwärmung des Ozeans als Antrieb modellierten, stimmte das Muster der tropischen Ausdehnung mit den Beobachtungen überein.
Global warming is speeding up Earth’s massive ocean currents