Marine Klimaforschung

Ozean und Klima

Die marine Klimaforschung beschäftigt sich mit dem Ozean und seiner Rolle als zentralem Element im Klimasystem der Erde.  Das globale Klimasystem ist ein komplexes Zusammenspiel vieler verschiedener Einzelkomponenten (Atmosphäre, Ozean, Kontinente, Meeresboden, Eisflächen), die in ständigem Austausch miteinander stehen. Der Ozean stellt ein wichtiges Verbindungsglied zwischen den einzelnen Elementen dar und funktioniert in erster Linie als Speicher und Transportmedium für Wärme sowie gelöste und feste Stoffe. An seinen Grenzflächen ist er mit den übrigen Komponenten verbunden; über diese finden wichtige Austauschprozesse von Energie (Wärme, Feuchtigkeit) sowie organischen und anorganischen Elementen (u.a. Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff) statt. Durch sein großes Volumen und die damit verbundene große Speicherkapazität für Energie und gelöste Substanzen übt der Ozean eine bedeutende regulierende Funktion auf das Klima aus.

Klimaarchive am Meeresgrund

Die Sedimente des Ozeans bestehen aus anorganischen und organischen Partikeln, die aus der Atmosphäre, der Wassersäule sowie von den Kontinenten eingetragen wurden und sich über Jahrmillionen hier abgelagert haben. Die Zusammensetzung der Partikel aus unterschiedlichen Zeiträumen unterscheidet sich je nach den klimatischen Bedingungen, unter welchen sie entstanden sind. Die Sedimente stellen daher Schicht für Schicht Archive für physikalische, chemische und biologische Prozesse der Vorzeit dar, die auf atmosphärische, marine oder kontinentale Signale schließen lassen. Sie werden genutzt, um Rückschlüsse auf die klimatischen Bedingungen der Vergangenheit zu ziehen (Paläoklimaforschung, von gr. Paläo = „alt“) und die Charakteristika und Veränderungen des Klimas zu unterschiedlichen Zeiten zu rekonstruieren.

Modellsimulationen des Klimas

Mit Hilfe computergestützter numerischer Modelle ist man heute in der Lage, die komplexen Abläufe des Klimasystems inklusive der wichtigsten Wechselwirkungen hinreichend genau nachzubilden. Solche Modelle werden vorwiegend genutzt, um die Zusammenhänge einzelner Prozesse des gegenwärtigen Klimasystems zu verstehen, sowie Prognosen über die zukünftige Entwicklung des Klimas zu erstellen.

Modelle und Archive im Vergleich

Die Simulationen des gegenwärtigen Klimas können anhand von instrumentellen Messwerten maximal für den Zeitraum der letzten ca. 150 Jahre überprüft werden. Für die Zukunft gibt es keine Vergleichswerte. Eine Anwendung der Modelle für vergangene Klimazustände stellt somit einen erweiterten Test der Modelle an ihre Flexibiliät dar. Darüber hinaus ermöglich dies, die aus Klimarekonstruktionen erstellten Hypothesen vor dem Hintergrund der im Modell verwendeten physikalischen Annahmen zu testen. So kann die Untersuchung unterschiedlicher Klimazustände aus der Vergangenheit dazu dienen, Aussagen über die Verlässlichkeit der Zukunftsprognosen von Klimamodellen zu erhalten.