Variabilität der thermohalinen Struktur 
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Abbildung 4.1: Schematische Darstellung der ozeanischen Reaktion auf geänderte Antriebsbedin 
gungen an der Ozeanoberfläche (nach Bindoff und McDougall [1994]; Pedlosky [1996]; Marshall et al 
[1999]): J B=Auftriebs(Dichte)flüsse, D=Diffusions-, T=Transformations- und S=Subduktionsrate. 
Die oberflächennahe, durchmischte Schicht des Ozeans sei lateral durch die zwei Isopyknen p-, und 
P2 definiert (wobei pi<pi) und vertikal durch die Ozeanoberfläche und den Boden der durchmisch 
ten Schicht in der Tiefe z — zi(x,y) (graue Flächen). Zur Änderung des so definierten Volumens, 
welches sich durch eine horizontale Schichtung auszeichnet, liefern advektive und diffusive Transporte 
einen Beitrag; Wasser der durchmischten Schicht subduziert mit einer Kombination aus advektiver 
und nicht-advektiver Geschwindigkeit in größere Tiefen, in der die Schicht h 2 vom Einfluss der Atmo 
sphäre durch hx isoliert ist bzw. in der die Erhaltung der potentiellen Vorticity gewährleistet ist. Der 
nicht-advektive Beitrag bzw. die Konvergenz diapyknischer Transporte in der durchmischten Schicht, 
die durch geänderte Wärme- und Süßwasserflüsse an der Ozeanoberfläche verursacht wird, entspricht 
der Transformationsrate pro Dichteintervall (der Massenaustausch mit angrenzenden Ozeanbecken 
bleibt unberücksichtigt). Der Netto-Transport durch den Boden der durchmischten Schicht definiert 
die Subduktionsrate pro Dichteintervall. In Abwesenheit von diffusiven Transporten entspricht die über 
die gesamte Ozeanweite integrierte Subduktionsrate der Transformationsrate [Marshall et al., 1999]; 
für die Intensität der großskaligen Zirkulation scheint jedoch gerade der vertikale diffusive Transport 
am Boden der durchmischten Schicht relevant zu sein [Marotzke, 1998; Marshall et al., 1999]. 
Generell beschreibt die Erwärmung (Aussüßung) an der Ozeanoberfläche eine isobare Zustandsände 
rung; die Wärme (Süßwasser) zufuhr erhöht die innere Energie bzw. den Auftrieb einer Wassermasse in 
einer gegebenen Tiefe. Zusätzlich wird “Volumenänderungsarbeit” geleistet; ein Teil des Auftriebsge 
winns wird in mechanische Energie umgewandelt - das Volumen wird vergrößert bzw. die Wassersäule 
gestreckt; dies äußert sich in einer abwärts gerichteten Verlagerung der Isopyknen bzw. in einem 
Anstieg des Meeresspiegels. Der Beitrag zur Subduktionsrate aufgrund dieser Veränderungen ist im 
Jahresmittel jedoch sehr gering [Marshall et al., 1999]. 
Relevant für die Interpretation der geänderten thermohalinen Struktur im Ozeaninnern nach Bindoff 
und McDougall [1994]: Durch geänderte Auftriebsbedingungen an der Ozeanoberfläche ändern sich die 
thermohalinen Eigenschaften einer Wassermasse, nicht aber ihre Subduktionsrate bzw. die physikali 
schen Prozesse, die die Subduktion der Wassermasse von der oberflächennahen, durchmischten Schicht 
in das Ozeaninnere verursachen. Dagegen hat eine vertikale Verlagerung der Isopyknen - eine adia 
batische Änderung - dynamische Ursachen, wie eine geänderte Subduktionsrate oder stellt z.B. eine 
Reaktion auf freie und forcierte Rossby-Wellen dar. Kinematisch lässt sich eine vertikale Verlagerung 
der Isopyknen als Änderung der Schichtmächtigkeit der Wassermasse interpretieren.