VERTEXSO: VERTical EXchange in the Southern Ocean

Rowan Brown, Doktorand

Mein Ziel ist es, nicht-hydrostatische und sehr hoch aufgelöste Simulationen zu verwenden, um ein mechanistisches Verständnis von Konvektionszellen im offenen Südlichen Ozean zu entwickeln. Das Ozeanmodell meiner Wahl ist das allgemeine Zirkulationsmodell des MIT (MITgcm), das ich an Hochleistungsrechenzentren in Deutschland verwende. Mit einer Reihe von Simulationen unterschiedlicher Auflösung, Realitätsnähe und Regionen hoffe ich, die räumlichen und zeitlichen Skalen von Konvektionszellen zu identifizieren und ihre Rolle beim vertikalen Austausch von Masse und Wassereigenschaften zu quantifizieren.

Prof. Dr. Alexander Haumann, Principal Investigator

Dr. Krissy Reeve, Postdoc

Ziel des Arbeitspakets 2 ist es, eine Reihe von Beobachtungen von Konvektionszellen zu analysieren und die Auswirkungen dieser Zellen auf die vertikale Verteilung von Wassereigenschaften im Südlichen Ozean abzuschätzen. Aufgrund der schwierigen Bedingungen und Abgeschiedenheit des Südlichen Ozeans verwenden wir in erster Linie biogeochemische Argo-Floats, d.h. autonome Profilierungsroboter, die im gesamten Ozean eingesetzt werden. Zusammen mit den begrenzten Daten, die von Schiffen und Verankerungen gesammelt wurden, wird das Arbeitspaket 2 die erste beobachtungsbasierte Analyse der gesamten räumlichen und vertikalen Ausdehnung von Konvektionszellenim Südlichen Ozean durchführen.

Eine Promotionsstelle in Arbeitspaket 3 widmet sich der Auswertung neuartiger Beobachtungsdaten zur statischen Stabilität der Ozeanoberfläche und ermöglicht so eine kontinuierliche und großräumige Erfassung möglicher vertikaler Instabilitäten im Südlichen Ozean. Insbesondere werden wir mit einer Kombination aus Argo-Floats und satellitengestützten Beobachtungen einen neuen Ansatz zur Nutzung satellitengestützter Daten entwickeln, um oberflächeninduzierte Veränderungen der Dichteschichtung zu identifizieren. Arbeitspaket 3 verändert damit unsere Fähigkeit, kritische Änderungen der Schichtung über große Regionen und lange Zeiträume zu beobachten und zu erkennen, und wir werden dann in der Lage sein, neue Strategien für Beobachtungskampagnen zu entwickeln.

Eine Postdocstelle im Arbeitspaket 4 implementiert eine Parameterisierung von Konvektionszellen, die auf Skalen kleiner als die aufgelöste Gitterskala auftreten, in ein ESM und analysiert deren Einfluss auf Abweichungen in simulierten historischen Klimaänderungen im Südlichen Ozean. In diesem Arbeitspaket verwenden wir das AWI-Erdsystemmodell (AWI-ESM), das ein anpassbares horizontales Gitter verwendet, um mesoskalig auflösende Simulationen im Südlichen Ozean zu ermöglichen. Ziel des Arbeitspakets 4 ist es, eine allgemeine Form einer Konvektionsparametrisierung auf Subgitterebene zu entwickeln, die einfach genug ist, um vom nächsten Coupled Model Intercomparison Projekt (CMIP) angewendet zu werden, welches die Grundlage der Sachstandsberichte des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) bildet und damit die Politik und Gesellschaft informiert.

Diese Postdocstelle In Arbeitspaket 5 befasst sich mit den Auswirkungen des vertikalen Austauschs im Südlichen Ozean auf globale Klimaveränderungen. Indem wir den Einfluss des vertikalen Austauschs im Südlichen Ozean, insbesondere der Konvektionszellen, auf globale Klimaveränderungen und den Kohlenstoffkreislauf untersuchen, werden wir in der Lage sein, die Rolle dieses Austauschs für das vergangene und zukünftige Klima zu verstehen. Das Arbeitspaket 5 befasst sich also mit einer sehr grundlegenden unbeantworteten Fragen im Bereich der Klimaforschung: Nimmt die Aufnahme und Abgabe von Kohlendioxid im Südlichen Ozean in einem sich erwärmenden Klima zu oder ab?