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Wechselwirkungen zwischen Eis und Ozean im Weddellmeer - Studien mit einem gekoppelten Eis-Ozean-Modell des Südpolarmeeres

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Timmermann, R. (2000): Wechselwirkungen zwischen Eis und Ozean im Weddellmeer - Studien mit einem gekoppelten Eis-Ozean-Modell des Südpolarmeeres , PhD thesis, Uni Bremen.
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Im Rahmen der Bremerhaven Regional Ice Ocean Simulations (BRIOS) wurde ein gekoppeltes Meereis-Ozean-Modell für das Südpolarmeer entwickelt.Das ,,BRIOS-2'' genannte Modell ist aus dem S-Coordinate Primitive Equation Model (SPEM) und einem dynamisch-thermodynamischen Meereismodell aufgebaut.Es wird auf einem zirkumpolaren Gitter betrieben, dessen Auflösung auf das Weddellmeer und seine Umgebung fokussiert ist.Das Modellgebiet schließt die großen antarktischen Schelfeisgebiete ein; die Schelfeis-Ozean-Wechselwirkung wird durch die thermodynamische Komponente des Meereismodells beschrieben.Numerische Simulationen werden mit Daten aus dem Hydrographic Atlas of the Southern Ocean initialisiert und mit sechsstündigen Daten aus der Reanalyse des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersage (ECMWF) angetrieben.Das Modell wird anhand der Wassermassenstruktur und des vertikal integrierten Transports sowie der Eiskonzentration, der Eisdicke und der Eisdrift validiert und zeigt quantitativ gute bis sehr gute übereinstimmung mit Beobachtungsdaten.Untersuchungen der Eis-Ozean-Wechselwirkungen auf dem Kontinentalschelf im südwestlichen Weddellmeer zeigen eine enge Korrelation zwischen Fluktuationen des atmosphärischen Antriebs und der Variabilität der Meereisbildung.Anomalien des nordwärtigen Windschubs im inneren Weddellmeer sind konsistent mit der Phase der Antarktischen Zirkumpolarwelle (ACW).Positive Anomalien des nordwärtigen Windschubs verursachen positive Anomalien des Eisexports im selben und der Eisproduktion im folgenden Jahr und sind mit der Produktion von salzreichem Schelfwasser verknüpft.Unter dem Einfluß einer wechselnden Dichteverteilung vor der Schelfeiskante kann sich die Zirkulation unter dem Filchner-Ronne-Schelfeis innerhalb von drei Jahren umkehren, wobei mit jedem der beiden Extrema typische Verteilungen von Anfrier- und Schmelzgebieten verbunden sind.Signale der zwischenjährlichen Variabilität der Atmosphäre werden so in den tiefen Ozean und in die Kavernen unter dem Filchner-Ronne-Schelfeis getragen.Der Weddellwirbel weist in der Simulation eine Doppelzellenstruktur auf, die durch die Umströmung von Maud Rise und Astrid Ridge verursacht wird.Die Um- und überströmung der Erhebungen im östlichen Weddellmeer erzeugt Anomalien des vertikalen Wärmeflusses, die aber nur lokalen Einfluß auf die Meereisverteilung haben.Die sog. ,,Frühjahrspolynja'' in der Umgebung von Maud Rise stellt sich als windinduziertes Phänomen dar, das unabhängig von der regionalen Topographie ist.Tiefenkonvektion in dieser Region läßt sich durch Veränderungen der Süßwasserbilanz an der Ozeanoberfläche auslösen und ist nicht an die Existenz von Maud Rise gebunden.

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