Variabiliteten i den Atlantiske Thermohaline Sirkulasjon

Transkript

1 Variabiliteten i den Atlantiske Thermohaline Sirkulasjon Hvordan påvirker dypvannsdannelesen i det nordlige Atlanterhavet den større sirkulasjonen i Atlanterhavet? VEILEDERE: Helge Drange, Tor Eldevik, Mats Bentsen, Odd Helge Otterå AV: Helene R. Langehaug, ph.d.-kandidat på Nansensenteret

2 Bakgrunn Første måling av dyphavet: Kaldt vann i subtropene! 1797 Benjamin Thompson forklarte dette ved kalde havstrømmer ifra polene. ~80% av vannmassene i verdenshavene er kaldere enn 5 C. (Woods Hole Oceanographic Institution) Den Atlantiske Thermohaline Sirkulasjonen

3 Hva er den Atlantiske Thermohaline Sirkulasjonen? Sirkulasjonen av masse, varme og salt Fordeler varme fra tropene mot polene. Den thermohaline-drevne sirkulasjonen er vanskelig å skille ifra den vind-drevne sirkulasjonen (Johan Sandström, 1908). Overflatevann i polområdene blir tyngre ved avkjøling, isdannelse og blanding med tyngre vannmasser. Driver / Vedlikeholder Sirkulasjonen: [Kuhlbrodt et al., 2007] 1. Vind 2. Tidevann 3. Avkjøling på å polene 4. Oppvarming i tropene 5. Hydrologiske kretsløp

4 Dypvannsdannelse i Nordishavet Varme og salte vannmasser omdannes til kalde og tyngre vannmasser nord for Grønland-Skottland ryggen Fridtjof Nansen viste fra observasjoner at kaldt vann strømmet fra De nordiske hav til Nord- Atlanteren over Grønnland-Skottland ryggen (Nansen,1912). Hansen and Østerhus 2000

5 Omveltningen i Atlanterhavet [Köhl, et al., 2006] AMOC = Atlantic Meridional Overturning Circulation inkluderer både den vind-drevne og thermohaline-drevne sirkulasjonen. AMOC indeks = maksimum av strømfunksjonen ved 30.5 N.

6 Hva er målet? Studere variabiliteten til den storstilte omveltningen i Atlanterhavet. Hvor sensitiv er den til endringer i dypvannsdannelsen? Hvordan sprer de kalde og tunge vannmassene seg fra polene og mot ekvator? Hvordan? Bergen Climate ModeI (BCM) - IPCC modell Analysere modell-data for en 700 år lang periode, basert på før-industrielle verdier (1850). (Rapid Climate Change/NERC) (Bentsen et al., 1999)

7 Multidekadisk variabilitet i omveltningen Normalized time series Omveltningen bestemmer i stor grad den nordgående varmetransporten AMOC indeks = maksimum av strømfunksjonen ved 30.5 N. 21-års løpende gjennomsnitt er anvendt for å filtrere bort høyfrekvente svingninger. Spiller en viktig rolle i Det nordatlantiske klima (Manabe and Stouffer, 1988).

8 Hvor dannes dypvannet i BCM? Tykkelsen på overflatelaget på sen vinteren (midlet over 700-års perioden). Dypest konveksjon i Labradorhavet Tykkelse > 1100 m i 10 vintre 3 områder: 1. Grønlandshavet 2. Labradorhavet 3. Irmingerhavet

9 Dypvannsdannelsen & AMOC Korrelasjon mellom potensiell tetthet (0-300m) i hvert av dypvannsområdene og Den atlantiske omveltningen. Max MLD in GS ~17yrs after max AMOC Max MLD in LS ~8yrs before max AMOC Hvor mye endres styrken på omveltningen når tykkelsen endres med et standardavvik? MLD LS is leading AMOC

10 Hvor dannes dypvannet egentlig (på NH)? 3 kilder for dypvann 1. Transformering av Atlanterhavsvann langs randen i De nordiske hav. 2. Nedkjøling og isdannelse i sokkelområdene: Barentshavet og langs sokkelen i Det arktiske hav. [Eldevik et al., 2009] 3. Nedkjøling på åpent hav (som i de fleste klimamodeller). [Modified after Gammelsrød]

11 Thermohaline egenskaper sør for Grønland-Skottland Ryggen (Yashayaev, 2007) Seksjon fra Kapp Farvel til Shetland (60 N and 3-51 W). Vannmasser som er en del av den nedre grenen av AMOC. North Atlantic Deep Water = Overflow Water + Labrador Sea Water

12 Bidrag fra 3 vannmasser ved ~60 N AW fraction LSW fraction OW fraction Irminger Basin Iceland Basin

13 Thermohaline egenskaper i klima-modeller Island-Skottland overstrømmen

14 Thermohaline egenskaper i klima-modeller Framstredet Island-Skottland overstrømmen Bailey et al., 2005

15 Forplantningen av intermediære og dype vannmasser Max MLD in LS ~8yrs before max AMOC Lag=-20yrs Lag=-10yrs Lag=0yrs Anomalies in the thickness of the intermediate layer (interface σθ=27.75) is regressed with AMOC Lag=10yrs Max MLD in GS Lag=20yrs ~17yrs after max AMOC Lag=30yrs

16 Oppsummering Den atlantiske thermohaline sirkulasjon er sirkulasjonen av varme, masse og salt. Korrelasjonen er betydelig mellom omveltningen og tykkelsen på blandingslaget (konveksjonen) i Labradorhavet. Vannmasser, som er en del av den thermohaline sirkulasjonen, kan bli identifisert vha temperature og salt. Positive anomalier i tykkelsen på det intermediære laget sprer seg fra Labradorhavet og sørover langs den vestlige randen av Nord-Atlanteren.

17 Hvilken betydning har omveltningen? Paleo- og instrumentelle målinger viser at styrken til omveltningen varierer både geografisk og i tid. Raske temperatur-variasjoner på ~10 C over bare noen tiår kan være forårsaket av endringer i omveltningen. Den siste istids maksimum Omveltningen har vært stabil de siste år, men hva skjer i en varmere verden? Prediksjonene er sprikende. Store mengder smeltevann frigjort redusert dannelse av dypvann svekket omveltning. [Rahmstorf, 2002]

18 Labradorhavet & Grønlandshavet Produksjonen av dypvann er i motfase i de to områdene. Tykkelsen av overflatelaget er midlet over dypvannsområdene. Multi-dekadisk variabilitet i Labradorhavet og Grønlandshavet. Lignende resultat er funnet av Jungclaus et al. (2005) med ECHAM-modellen.