Kohlendioxid-Eintrag in Weltmeere zwei Jahre im Voraus prognostizierbar

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Vorhersage der variablen CO2-Aufnahme durch den Ozean

Die Aufnahme von CO2 durch die Weltmeere schwankte in den vergangenen Jahrzehnten stark. Ein neues Modell soll bessere Prognosen liefern – denn die CO2-Aufnahme durch den Ozean ist zwei Jahre im Voraus vorhersagbar, zeigt eine am in Science Advances publzierte neue Studie von Hongmei Li, Tatiana Ilyina, Wolfgang A. Müller und Peter Landschützer, alle Wissenschaftler in der Abteilung „Ozean im Erdsystem“ am Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M).

Zeitliche Entwicklung des anomalen CO2-Flusses in die globalen Ozeane aus SOM-FFN-Datenschätzungen und MPI-ESM-Simulationen in Bezug auf den klimatologischen Mittelwert – Grafik © MPIMET

Wie aus auf Beobachtungen basierten Studien hervorgeht, wies die ozeanische Kohlenstoffsenke in den letzten drei Jahrzehnten starke Schwankungen auf, die auf die Klimavariabilität zurückzuführen sind. Hongmei Li sagt: „Den Erdsystemmodellen (ESM) gelingt es bisher nicht, diese starken Schwankungen zu erfassen. Das gibt Anlass zu großer Besorgnis, da die Stärke der Kohlenstoffsenke im Ozean, zusammen mit der Kohlenstoffsenke im Land, den Anteil der in der Atmosphäre verbleibenden anthropogenen Emissionen bestimmt. Sie reguliert dadurch den Klimawandel.“ Wolfgang A. Müller über die dekadischen Vorhersagen der physischen Welt: „ESM-basierte Vorhersagen, die durch Beobachtungen initialisiert wurden, haben sich als geschickt bei der Vorhersage der Variabilität einiger Ozeanvariablen erwiesen, wie z. B. der Meeresoberflächentemperatur oder der Atlantischen Meridionalen Umwälzbewegung.“ Dies führt zu einer Erweiterung der Vorhersagen auf das Erdsystem: Können solche dekadischen Vorhersage-Systeme auch beobachtete Variationen der ozeanischen Kohlenstoffsenke reproduzieren und vorhersagen? Wenn ja, was treibt die Vorhersagefähigkeit an?

Wissenschaftler der Ozeanabteilung gehen auf diese Fragen ein, indem sie das neue dekadische Vorhersage-System verwenden, das auf dem Erdsystemmodell des MPI-M, MPI-ESM, basiert. Sie reproduzieren die beobachteten Variationen der globalen Ozean-Kohlenstoffsenke, indem sie atmosphärische und ozeanische Beobachtungsdaten in das MPI-ESM integrieren. Sie stellen fest, dass die Schwankungen der globalen Ozean-Kohlenstoffsenke im Vergleich zu datengestützten Schätzungen bis zu zwei Jahre im Voraus vorhersehbar sind. Die potenzielle Vorhersagefähigkeit beträgt bis zu drei Jahre, wenn sie mit einer Datenassimilation verglichen werden. Sie zeigen erstmals, dass weitgehend temperaturgetriebene Kohlenstoffschwankungen die kürzere Vorhersagbarkeit bestimmen (< 3 Jahre). Die Antriebe der Ozean-Kohlenstoffsenke, die nicht direkt auf Temperatur basieren, d. h. Zirkulation und Biologie, sind für die längerfristige Vorhersagbarkeit (> 3 Jahre) verantwortlich, insbesondere in hohen Breitengraden.

Peter Landschützer: „Diese Studie ist ein gutes Beispiel dafür, wie wir beobachtungsbasierte Schätzungen mit Modellen kombinieren können, um unser Verständnis für den globalen Kohlenstoffkreislauf und seine zukünftige Prognose zu verbessern.“ Tatiana Ilyina fügt hinzu: „Unsere Vorhersagen der Ozean-Kohlenstoffsenke zeigen ein großes Potenzial für die Beobachtung und Vorhersage der kurzfristigen Entwicklung des anthropogenen CO2 und liefern politikrelevante Analysen für die globalen Bestandsaufnahmen der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen [UNFCCC]. “

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