dc.contributor.author
Weber, Tobias
dc.date.accessioned
2018-06-07T22:56:32Z
dc.date.available
2016-01-08T09:49:48.311Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/9841
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-14039
dc.description.abstract
Climate simulations for the coming century indicate higher global mean surface
temperatures than at present day. Understanding of the dynamics of oceans,
atmosphere, cryosphere, and vegetation in warm climates is therefore crucial
for improving climate projections. Reconstructions based on proxy data show
that the early Eocene (∼55.8 to 48.6 million years ago) and the Albian (∼112.9
to 99.6 million years ago) were two warm periods characterized by global mean
surface temperatures that were 8–12°C higher than at present day. Several
plausible hypotheses intend to explain their reduced meridional temperature
gradient; nevertheless, the mechanisms leading to this phenomenon are still
not well understood. The atmosphere is strongly dependent on the boundary
forcing from the ocean. The ocean circulation is affected by lunisolar tidal
potential that induces long-term tidal residual mean currents and thereby
influences the general ocean circulation. Through this process the advection
of heat is altered in the ocean and, thus, the oceanic temperature
distribution is modified. This alters mean sea surface conditions and thus the
lower boundary conditions for sea ice and atmosphere. This means that both sea
ice dynamics and the lower atmosphere are modified by oceanic tidal dynamics
on climatological time-scales. Until now, most climate studies and all paleo-
climate reconstructions have neglected the influence of tidal forcing on ocean
and atmosphere dynamics. In this thesis, the coupled atmosphere-ocean model
ECHAM5/MPIOM is employed to simulate the climate of a pre-industrial period,
the early Eocene, and the Albian. Furthermore, lunisolar tidal forcing is
included in the ocean model MPIOM in order to study, for the first time, the
effects of tidal dynamics on the ocean and the atmosphere in a paleo-climatic
context. The simulations of the early Eocene and the Albian reveal feedback
mechanisms between sea ice and the heat flux from the ocean to the atmosphere
that decrease the meridional temperature gradient. The modeled tidal system
does not only depend on the lunisolar forcing, but is also influenced by
geometric resonance conditions in the ocean that change on geological time-
scales. The tidal system and the impact of tides on the ocean are therefore
different for the pre-industrial period, the early Eocene, and the Albian.
Impacts of tidal forcing include a local increase of multi-annual mean 2 m
temperature by up to 4°C in the pre-industrial Weddell Sea, a doubling of
velocities in most of the deep ocean during the early Eocene and a
modification by more than 20% of the transport by the global meridional
overturning circulation in the early Eocene and the Albian. Tides influence
multi-decadal mean ocean currents in the intermediate and deep ocean, the
oceanic temperature distribution, the meridional overturning circulation, and
the heat fluxes from the ocean to the atmosphere locally in the range of 10%
to 200%. The impact of ocean tides on the climate system is therefore relevant
for climate simulations of the past, present and future. Future research in
climate modeling should hence further consider influences of ocean tides on
the climate system.
de
dc.description.abstract
Klimasimulationen für das kommende Jahrhundert deuten auf einen
Temperaturanstieg hin. Das Verständnis der Dynamik des Ozeans, der Atmosphäre,
der Kryosphäre und der Vegetation in warmen Klimata ist daher grundlegend für
die Verbesserung von Klimaprognosen. Das frühe Eozän (vor ca. 55.8 bis 48.6
Millionen Jahren) und das Albium (vor ca. 112.9 bis 99.6 Millionen Jahren)
waren zwei warme Klimata die von Proxydaten im globalen Mittel um 8–12°C
wärmer rekonstruiert werden als das heutige Klima. Mehrere plausible
Hypothesen versuchen den reduzierten meridionalen Temperaturgradienten von
warmen Klimata zu erklären. Die Mechanismen, die zu diesem Phänomen führen,
sind jedoch bisher nur unzulänglich verstanden. Die Atmosphäre ist stark
abhängig von den ozeanischen Randbedingungen. Die Ozeanzirkulation wird durch
das lunisolare Gezeitenpotential beeinflusst, welches langfristige
Gezeitenrestströme induziert, wodurch die allgemeine Ozeanzirkulation
beeinflusst wird. Dadurch wird die Wärmeadvektion im Ozean verändert und somit
die ozeanische Temperaturverteilung modifiziert. Dies verändert die mittleren
ozeanischen Oberflächeneigenschaften und daher die untere Randbedingung für
Seeeis und Atmosphäre. Hierdurch werden die Dynamik sowohl des Seeeises als
auch der unteren Atmosphäre auf langen Zeitskalen beeinflusst. Bis jetzt
wurden die Einflüsse von Gezeitenantrieb auf den Ozean und die Atmosphäre in
den meisten Klimastudien und in allen paläo-Klimarekonstruktionen
vernachlässigt. In dieser Arbeit wird das gekoppelte Atmosphären-Ozean-Modell
ECHAM5/MPIOM verwendet um die Klimata einer vorindustriellen Periode, des
frühen Eozäns und des Albiums zu simulieren. Weiterhin wird der lunisolare
Gezeitenantrieb in das Ozeanmodell MPIOM integriert, um – zum ersten Mal – die
Effekte von Gezeitendynamik auf den Ozean und die Atmosphäre in einem paläo-
klimatologischen Kontext zu untersuchen. Die Simulationen des frühen Eozäns
und des Albiums zeigen Feedbackmechanismen zwischen Seeeis und dem Wärmefluss
vom Ozean in die Atmosphäre, welche die meridionalen Temperaturgradienten
reduzieren. Das Gezeitensystem hängt nicht nur von dem lunisolaren Antrieb ab,
sondern wird auch von den geometrischen Resonanzbedingungen im Ozean
beeinflusst, welche sich auf geologischen Zeitskalen verändern. Die
Gezeitensysteme und der Einfluss der Gezeiten auf den Ozeanunterscheiden sich
daher für die vorindustrielle Periode, das frühe Eozän und das Albium.
Einflüsse des Gezeitenantriebes beinhalten einen lokalen Anstieg der
Jahresmitteloberflächentemperatur um bis zu 4°C in dem vorindustriellen
Weddell-Meer, eine Verdopplung der Geschwindigkeiten in einem Großteil des
tiefen Ozeans während des frühen Eozäns und eine Modifikation des Transports
der meridionalen Umwälzzirkulation im frühen Eozän und dem Albium um mehr als
20%. Gezeiten beeinflussen multi-dekadische mittlere Geschwindigkeiten im
mittleren und tiefen Ozean, die ozeanische Temperaturverteilung, die
meridionale Umwälzzirkulation und den Wärmefluss vom Ozean in die Atmosphäre
lokal im Bereich von 10% bis 200%. Der Einfluss von ozeanischen Gezeiten auf
das Klimasystem ist daher relevant für Klimasimulationen der Vergangenheit,
Gegenwart und Zukunft. Kommende Klimaforschung sollte daher den Einfluss von
ozeanischen Gezeiten auf das Klimasystem betrachten.
de
dc.format.extent
95, xlix Seiten
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
tide, paleoclimate: paleoceanography
dc.subject
climate modelling
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::550 Geowissenschaften, Geologie::550 Geowissenschaften
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::520 Astronomie::528 Ephemeriden
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::550 Geowissenschaften, Geologie::551 Geologie, Hydrologie, Meteorologie
dc.title
Impact of ocean tides on the climate system during the pre-industrial period,
the early Eocene, and the Albian
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Maik Thomas
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Ulrich Cubasch
dc.date.accepted
2015-10-27
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000100930-2
dc.title.translated
Einfluss der ozeanischen Gezeiten auf das Klimasystem während der
vorindustriellen Zeit, dem frühen Eozän und dem Albium
de
refubium.affiliation
Geowissenschaften
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000100930
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000018340
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access