Wärme- und Kohlenstoffspeicherung im Ozean unter ehrgeizigen Emissionsminderungen: Unsicherheiten aufgrund der Repräsentation von mesoskaligen Wirbeln im Ozean in einem nicht-wirbelauflösenden Erdsystemmodell

• Antragstellerin: Ivy Frenger, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 538865427

Der Ozean muss bei Bemühungen um den Klimaschutz berücksichtigt werden, da er anthropogene Kohlendioxidemissionen (Canth) aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe absorbiert, sowie die daraus resultierende überschüssige Wärme im Erdsystem (Hanth). Es ist nicht klar, wie das im Ozean gespeicherte Canth und Hanth auf eine ehrgeizige Minderung der Kohlendioxid (CO2)-Emissionen reagieren wird, die im Einklang ist mit einer Erwärmung von deutlich unter 2C im Jahr 2100. Die Speicherung von Canth und Hanth im Ozean wird durch ozeanische Transport- und Mischungsprozesse bestimmt. Ozeanphänomene auf der Mesoskala (Skalen von etwa 100 km, hier als "Wirbel" bezeichnet) transportieren und vermischen das Wasser des Ozeans, und damit auch Canth und Hanth, und wirken sich daher auch auf die Ozeanspeicherung von Canth und Hanth unter positiven CO2-Emissionen aus. Dennoch werden Wirbel in den Erdsystemmodellen des IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), die zur Klimaprojektion verwendet werden, nicht aufgelöst. Stattdessen werden die Auswirkungen der Wirbelmischung und des Wirbeltransports "parametrisiert", d. h. auf der Grundlage von aufgelösten Ozeaneigenschaften wie der großräumigen Dichtestruktur des Ozeans und räumlichen Gradienten von Kohlenstoff und Wärme berücksichtigt. In laufenden Arbeiten habe ich festgestellt, dass eine Wirbelparametrisierung nicht in der Lage ist, die Auswirkungen der Auflösung von Wirbeln auf die Kohlenstoff- und Wärmespeicherung im Ozean bei positiven Nettoemissionen wiederzugeben. Hier werde ich die Unsicherheit in der Ozeanspeicherung von Canth und Hanth und die globale Erwärmung aufgrund von mesoskaligen Ozeanwirbeln in einem Erdsystemmodell ohne Wirbel untersuchen, im speziellen unter netto Null und netto negativen Emissionen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen