Das Klima und klimatische Prozesse des Oberen Miozäns : Sensitivitätsstudien mit gekoppelten allgemeinen Zirkulationsmodellen

Abstract

Das Klima des frühen Neogens unterscheidet sich im wesentlichen von der heutigen Situation durch ein deutlich wärmeres Klima auf der Nordhemisphäre. Um den Ursachen für diese Klimaverschiebung näher zu kommen, wurde eine Zeitscheibensimulation für das Obere Miozän (Torton ca. 8 MaBP) durchgeführt. Hierfür wurden die allgemeinen Zirkulationsmodelle ECHAM4/ML und CLIMBER-2 herangezogen, die von unterschiedlicher Komplexität sind. Für das Torton wurden die Randbedingungen hinsichtlich der Orographie (weltweite Reduktion der Gebirge), der kontinentalen Vereisung (Eisfreiheit von Grönland) und des ozeanischen Wärmetransports (Reduktion) angepasst. Der ECHAM Referenzlauf für das Torton ergibt zwar ein wärmeres Klima in höheren Breiten, die Temperaturanstiege liegen jedoch weit unter den aus Proxy-Daten prognostizierten Werten. Der Vergleich von Niederschlags- und Temperaturdaten der ECHAM Ergebnisse mit quantitativen, terrestrischen Proxy-Daten zeigt, dass eine Verdopplung des CO2-Gehalts übereinstimmende Werte liefert. Die Ergebnisse des Laufs mit doppeltem CO2-Gehalt weisen auf eine Intensivierung der Monsunsysteme und auf eine Erhöhung des NAO Index hin. Letzteres erklärt das für das Torton spezifische, feuchtere und wärmere Klima über Europa. Die Ergebnisse von CLIMBER liefern im Einklang mit ECHAM eine Reduktion des nordhemisphärischen Meereises, eine leichte Reduktion der Saisonalität in hohen Breiten und einen reduzierten ozeanischen Wärmetransport. Weitere CLIMBER Experimente zeigen, dass geringfügige Änderungen der Paläogeographie einen enormen Einfluss auf die atmosphärische Zirkulation haben. Die Verteilung der Vegetation führt zu einem positiven Rückkopplungsmechanismus im monsunalen Zirkulationssystem und im polaren Bereich, der die höheren Temperaturen im Neogen zum Teil erklären kann.

The climate of the early Neogene differs basically from today's situation by a distinct warmer climate on the Northern Hemisphere. In order to resolve the causes for this climatic shift, a time slice experiment for the Upper Miocene (Tortonian ca. 8 MaBP) was performed. Therefore the general circulation models ECHAM4/ML and CLIMBER-2 were used, which are of different complexity. For the Tortonian situation, boundary conditions were modified with respect to the orography (world-wide reduction of mountains), continental ice sheets (an ice-free Greenland shield) and the oceanic heat transport (reduction). Standard Tortonian run results represent a warmer climate at high latitudes, however, the temperatures are far below the values which are suggested by proxy data. The comparison of precipitation and temperature pattern with quantitative terrestrial proxy data shows that a doubling of CO2 yields a conformity. The results of the double CO2 run show an intensification of the monsoon systems and an increase of the NAO index. The latter explains the more humid and warmer climate over Europe which is specific for the Tortonian. Results of CLIMBER indicate in agreement with ECHAM a reduction of the Northern Hemisphere sea ice extent, a slight reduction of the seasonality at high latitudes, and a reduced oceanic heat transport. Additional CLIMBER experiments show that slight modifications in the palaeogeography have an enormous influence on the atmospheric circulation. The distribution of vegetation leads to a positive feedback mechanism in the monsoonal circulation system and in the polar area. This partially explains the higher temperatures for the Neogene.