Wär inetransport
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sen Unterschiede mehrerer Größenordnungen auf. Zwischen Wasser und Luft existiert ein
Dichtekontrast (die Dichte des Wassers ist um den Faktor 800 größer als die der Luft) und
damit ein Massenkontrast (Wasser ist um den Faktor 270 schwerer als Luft) [Gill, 1982]. Die
große Massendifferenz zwischen Wasser und Luft deutet auf eine große Differenz der Wärme
kapazität hin. Die spezifische Wärme die Wärmekapazität pro Masseneinheit - des Wassers
unterscheidet sich um den Faktor 4 von derjenigen der Luft; die obersten 3 m des Ozeans
enthalten dieselbe Wärmemenge pro Flächeneinheit, wie die gesamte Atmosphäre (ca. 8 km)
darüber [Krauss, 1996]. Aufgrund seiner “thermischen Trägheit” [Peixoto und Oort, 1992]
speichert der Ozean den Wärmegewinn im Sommer in der oberflächennahen Schicht und gibt
ihn im Winter an die Atmosphäre ab. Die Amplituden der täglichen und jährlichen Tem
peraturschwankungen der Ozeanoberfläche weisen daher sehr viel geringere Beträge auf, als
diejenigen der Landoberfläche, welche nicht ausreichend lange Wärme speichern kann [Gill.
1982]. Die Wärmespeicherung ist ebenso auf längeren Zeitskalen von Bedeutung und damit
bei Klimavariationen. Denn dadurch agiert der Ozean als Dämpfungsglied im oszillierenden
System Ozean-Atmosphäre und “puffert” Fluktuationen des Klimas [Tomczak und Godfrey,
1994]. Die Wärmespeicherung im Ozean reguliert also Extrerna des Klimas auf die gleiche
Weise, wie der mcridionale ozeanische Wärmetransport die klimatischen Differenzen zwischen
hohen und niederen geographischen Breiten ausgleicht [Bryan and Lewis. 1979]. Der meri-
donale ozeanische Wärmetransport ist somit maßgeblich für die globale Energiebilanz und
damit für den Zustand des Klimas der Erde.
Die Rolle des Ozeans bei potentiellen Klimaänderungen und dabei die Bedeutung des meridio-
nalen ozeanischen Wärmetransports, führte zur Frage nach seiner raum-zeitlichen Stabilität.
Deswegen kommt der Entwicklung verschiedener Methoden zur Bestimmung des ozeanischen
Wärmetransports in letzter Zeit eine große Bedeutung zu. Direkt lässt sich der ozeanische
Wärmetransport nur aus gleichzeitigen Messungen des ozeanischen Temperatur- und des ab
soluten Geschwindigkeitsfeldes bestimmen. Die Messmethode absoluter Strömungen ist bisher
nicht standardisiert (siehe Kapitel 1.1), und nur in wenigen Regionen des Weltozeans sind
absolute Strömungsmessungen verfügbar zur direkten Bestimmung seines Wärmetransports
[Fillenbaum et ai, 1997]. Ozeanographische Standard-Messmethoden liefern die barokline
Komponente des geostrophischen Geschwindigkeitfeldes im Ozean (siehe Kapitel 1.1). Mit
Hilfe der Erhaltungsgleichung der inneren Energie des Ozeans [Jung, 1952] oder der inversen
Methode [ Wunsch, 1978; Roemmich und Wunsch, 1985] lässt sich daraus “quasi-direkt” der
Wärmetransport ableiten.
Da der Wärmekreislauf zwischen Ozean und Atmosphäre annähernd geschlossen ist, lässt
sich der ozeanische Wärmetransport auch aus meteorologischen Daten ableiten. Bei der
“klassischen” Methode entspricht das Integral der Wärmeflüsse an der Ozeanoberfläche über
einer Region nahezu der Divergenz des ozeanischen Wärmetransports. Die Oberflächenflüsse
werden beispielsweise bei Hastenrath [1980] und Bunfcer[1988] mit Bulk-Algorithmen berech
net. Bei einer weiteren indirekten Methode entspricht der ozeanische Wärmetransport dem
Residuum der Divergenz des atmosphärischen Wärmetransports und dem von Satelliten ge
messenen Strahlungsumsatz der oberen Atmosphäre [Oort und Vonder Haar, 1976; Trenberth,
1998]. Modelle der Ozeanzirkulation eröffnen eine weitere unabhängige Möglichkeit zur indi
rekten Bestimmung des Wärmetransports im Ozean [Böning und Herrmann, 1994; Döscher
et ai, 1994]. Peixoto und Oort [1992] stellen die verschiedenen Methoden zur Bestimmung
des meridionalen Wärmetransports vergleichend zusammen.