Variabilität  der  thermohalinen  Struktur

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Abbildung  4.1:  Schematische  Darstellung  der  ozeanischen  Reaktion  auf  geänderte  Antriebsbedingungen ­
  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  durchmischten ­
  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  Atmosphäre ­
  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  Zustandsänderung; ­
  die  Wärme  (Süßwasser)  zufuhr  erhöht  die  innere  Energie  bzw.  den  Auftrieb  einer  Wassermasse  in
einer  gegebenen  Tiefe.  Zusätzlich  wird  “Volumenänderungsarbeit”  geleistet;  ein  Teil  des  Auftriebsgewinns ­
  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  physikalischen ­
  Prozesse,  die  die  Subduktion  der  Wassermasse  von  der  oberflächennahen,  durchmischten  Schicht
in  das  Ozeaninnere  verursachen.  Dagegen  hat  eine  vertikale  Verlagerung  der  Isopyknen  -  eine  adiabatische ­
  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.