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Abstract:
In dieser Dissertation analysiere ich übergreifend die wichtige Rolle des vertikalen Ekman Transports (Ekman pumping) und des Antarktischen Zirkumpolarstrom für die Ozeandynamik und Klimadynamik. Die Dissertation handelt von der Windsensitivität der Atlantischen Meridionalen Umwälzbewegung in Bezug auf die Ozeandynamik und von der zeitlichen Anpassung der Klimareaktion zu verändertem Klimaantrieb auf hundertjähriger Zeitskala in Bezug auf die Klimadynamik. Es zeigt sich, dass die Atlantische Meridionale Umwälzbewegung von lokalen Winden in der nördlichen Hemisphäre abhängt, neben nonlokalen Windeffekten die vom Südlichen Ozean ausgehen. Spezifischer, die Atlantische Meridionale Umwälzbewegung hängt von lokalen und nonlokalen vertikalen Ekman-Transport ab, der von der Rotation des Windvektors berechnet wird. Die windabhängigen Änderungen in der Umwälzbewegung spiegeln sich in der Tiefe der stärksten Umwälzbewegung wider. Die windgetriebene Ekmankompensation is baroklin and findet über der Tiefe der stärksten Umwälzbewegung statt. Die interne vertikale Scherung der Geschwindigkeit, die nicht von den Ekmanzellen beeinflusst wird, bleibt trotz veränderten Windantrieb konstant. Die zweite Publikation einleitend, der vertikale Ekman-Transport und der Antarktische Zirkumpolarstrom sowie die Atlantische Meridionale Umwälzbewegung forcieren die ozeanische Wärmeaufnahme und deren geographische Verteilung. Dementsprechend beeinflussen sie die Klimadynamik des Erdsystems. In dieser Verbindung hängt die Amplitude und zeitliche Anpassung der Oberflächenlufttemperatur des Erdsystems auf hundertjähriger Zeitskala vom Ozean ab. Ich hinterfrage ob der langzeitige Klimawandel durch eine einzelne e-folding Mode mit einer konstanten Zeitskala abhängt. Diese Zeitskala wird üblicher Weise als unabhängig von Temperatur und Zeit angesehen. Es zeigt sich, dass die Temperaturabhängigkeit der Klimarückkopplung sehr stark die neue Gleichgewichtstemperatur und die zeitliche Anpassung der langsamen Mode beeinflusst, die den langzeitigen Klimawandel beschreibt. Jedoch hängt die Zeitskala zusätzlich von der thermischen Trägheit des Ozeans ab, die inkonstant ist von einer globalen Perspektive. Es gibt eine geographische Zeitskalenverteilung, die von dynamischen Komponenten wie dem vertikalen Ekman-Transport und der Atlantischen Meridionalen Umwälzbewegung abhängt, und die Ozeanzirkulation kann sich mit der Zeit verändern.
Abstract:
From an overarching perspective, in this thesis I analyze the particular rolof Ekman pumping and the Atlantic circumpolar current (ACC) for ocean
and climate dynamics. It is about the wind sensitivity of the Atlantic Merid-
ional Overturning Circulation (AMOC) considering ocean dynamics as well
as the temporal adjustment of the climate response to forcing on a centennial
timescale considering climate dynamics. I find that the AMOC depends on
local northern hemisphere Ekman pumping besides nonlocal Southern hemi-
sphere Ekman pumping. Ekman pumping is associated with the rotation of
the surface wind stress vector. The changes in overturning are reflected by
the level of no motion which is the depth of maximum overturning. Wind-
driven Ekman compensation is baroclinic and occurs above the level of no
motion, and the internal vertical velocity shear that is not influenced by the
external Ekman cells stays approximately constant. Focusing on a second
paper, Ekman pumping and the ACC as well as the AMOC force ocean heat
uptake and its redistribution. That is, they influence the climate dynamics
of the Earth system. In this connection, the amplitude and timing of the
surface air temperature adjustment on a centennial timescale depends on the
ocean component. I question whether long-term climate change is described
by a single e-folding mode with a constant timescale which is commonly as-
sumed to be independent of temperature or forcing and the evolution of time.
I find that feedback temperature dependence strongly influences the equilib-
rium temperature response and adjustment timescale of the slow mode which
describes long-term climate change. However, the timescale is additionally
influenced by the thermal inertia of the ocean in the sense that the latter
is inconstant from a global perspective. There is timescale pattern that depends on dynamic components such as Ekman pumping and the AMOC, and
the ocean circulation can change over time.
