Korte vinddrejninger med stærk køleeffekt

Havoverfladetemperaturerne i troperne har stor indflydelse på klimaet i troperne og de tilstødende kontinenter. For eksempel, de bestemmer positionen af ​​den intertropiske konvergenszone og begyndelsen og styrken af ​​den vestafrikanske monsun. Derfor, det er vigtigt at forstå variationen af ​​havoverfladetemperaturer for klimaforudsigelser. Indtil nu, den sæsonmæssige cyklus af havoverfladetemperaturen i det tropiske nordatlantiske hav kunne ikke forklares tilstrækkeligt. "Mere præcist, havoverfladen er koldere end forudsagt af kombinationen af ​​tidligere direkte observationer af solstråling, strømme og blanding, især i sommermånederne fra juli til september, " forklarer Dr. Rebecca Hummels fra GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel og førsteforfatter af en undersøgelse, der nu er offentliggjort i Naturkommunikation .

Skibsbaserede observationer med det tyske forskningsfartøj METEOR i september 2015 gav de første målinger af en stærk turbulent blandingshændelse under havoverfladen, hvor blandingen var op til en faktor 100 højere end tidligere observeret på dette sted. "Da vi bemærkede den stærkt forstærkede turbulens i vandsøjlen under databehandling, vi havde først mistanke om en fejlfunktion af vores sensorer, " siger Dr. Marcus Dengler, medforfatter til undersøgelsen. "Men da vi også bemærkede stærke strømme ved havoverfladen, vi blev nysgerrige." Netop sådanne begivenheder kan forklare de lavere temperaturer ved havoverfladen.

"Vi var i stand til at isolere processen bag denne stærke blandingsbegivenhed, som kun varede i et par dage, "forklarer Dr. Hummels." Det er en såkaldt inertialbølge, hvilket er en meget kort, men intens flowbegivenhed, " Hummels fortsætter. Inertibølger er horisontale bølgefænomener, hvor strømmen ved overfladen roterer med uret med tiden, hvorimod bevægelsen hurtigt henfalder med stigende dybde. De forskellige hastigheder ved overfladen og i laget nedenunder forårsager ustabilitet og i sidste ende blanding mellem det varme vand i overfladelaget og det koldere vand nedenunder. Sådanne inertibølger kan skyldes korte variationer i vindene nær overfladen. Indtil nu, generelt er der kun observeret svage strømme i denne region, og de ret stabile passatvinde på denne tid af året tydede ikke på særlig stærke blandingsbegivenheder. Imidlertid, vindvariationer er afgørende for at udløse disse bølger i det øvre hav. Vinden behøver ikke at være særlig kraftig, men ideelt set bør rotere på samme måde som havstrømmene gør. Da sådanne vindudsving er relativt sjældne og kun varer få dage, det har endnu ikke været muligt at måle et så stærkt bølgefænomen med den tilhørende stærke opblanding i denne region.

Efter opdagelsen af ​​denne begivenhed under METEOR krydstogt i september 2015, Kiel-forskerne ønskede at vide mere om hyppigheden og den faktiske virkning af sådanne begivenheder. "Gennem modelbaseret dataanalyse, vi var i stand til at give en kontekst til observationerne på stedet, " forklarer medforfatter Dr. Willi Rath fra Research Unit Ocean Dynamics ved GEOMAR. "Sammen, vi har scannet 20 års globale vindobservationer på udkig efter lignende hændelser udløst af vindudsving og beskrevet deres forekomst i regionen og i løbet af året, " tilføjer Dr. Rath. Dette har understøttet hypotesen om, at den tidsmæssige og rumlige fordeling af sådanne begivenheder faktisk kan forklare hullet i varmebalancen i det øvre ocean.

Den stærke turbulente blanding forårsaget af inertibølgerne i bunden af ​​overfladelaget er også afgørende for biologien:F.eks. det kolde vand, der blandes ind i overfladelaget under en sådan begivenhed, bringer også næringsstoffer fra dybere lag ind i det øvre hav gennemtrængt af sollys. "Dette forklarer også den hidtil stort set uforklarlige forekomst af klorofylblomster i denne region, hvilket nu også kunne tilskrives den sæsonmæssigt øgede forekomst af disse inertibølger, " forklarer Dr. Florian Schütte, også medforfatter til undersøgelsen.

Skibsmålingerne i det tropiske Atlanterhav blev udført i tæt samarbejde med det internationale PIRATA-program. I mere end 20 år har PIRATA-overfladebøjerne har leveret værdifulde data til studier af hav-atmosfære-interaktion, som også blev brugt til denne undersøgelse. "Ja, de intensive blandingsmålinger skyldtes en fejl i METEOR'ens hydrauliske system, hvilket gjorde andre målinger umulige på det tidspunkt, "siger prof. dr. Peter Brandt, ekspeditionens chefforsker. På trods af bøjer og serier af skibsekspeditioner til denne region, nye fænomener bliver stadig opdaget - nogle gange tilfældigt - som afgørende fremmer vores forståelse af det tropiske klima.