Jansen, Malte (2007) Simple Conceptual Models for Tropical Ocean-Atmosphere Interactions on Interannual Timescales. (Diploma thesis), Christian-Albrechts-Universität, Kiel, Germany, 95 pp.

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Abstract

Die Parameter von einfachen konzeptionellen Modellen für die gekoppelte Dynamik von Ozean und Atmosphäre in den Tropen werden an Beobachtungsdaten angepasst. Es wird analysiert wie gut die Modelle, angetrieben von stochastischer Anregung, die das kurzzeitskalige "Wetter-Rauschen" darstellen soll, beobachtete statistische Eigenschaften des Systems reproduzieren.
El Niño Southern Oscillation (ENSO) wird gut durch das lineare "recharge oscillator" Modell beschrieben. Im "recharge oscillator" Bild wird die Oszillation durch das Aufladen bzw. Entladen des äquatorialen Wärmeinhaltes während eines La Niña bzw. El Niño Ereignisses bedingt. Das "delayed action oscillator" Modell hingegen, bei dem die Oszillation durch die Propagationszeit äquatorialer Wellen bedingt ist, erweist sich als weniger sinnvolle Approximation. Die beobachtete Schiefe und Kurtosis der Ost-Pazifischen (Niño3) Meeresoberflächentemperatur (SST) Zeitreihe kann durch nichtlineare Kopplung der SST an Anomalien in der Tiefe der Thermokline und durch die Saisonabhängigkeit der Variabilität erklärt werden.
Auch die beobachtete Dynamik im Gebiet des äquatorialen Atlantiks lässt sich gut durch das "recharge oscillator" Modell beschreiben. Ein gedämpft schwingender gekoppelter Ozean Dynamik-SST Mode existiert im borealen Frühling und Sommer, während das System in Herbst und Winter überdämpft ist. Im Indischen Ozean kann kein gekoppelter periodischer Mode gefunden werden. Stattdessen ist die SST des Indischen Ozeans gut beschrieben durch einen von ENSO angetriebenen "red-noise" Prozess.
Mit Hilfe eines einfachen Modelles für die Wechselwirkung des tropischen Indischen beziehungsweise Atlantischen Ozeans mit ENSO wird gezeigt dass der Indische Ozean dämpfend auf ENSO wirkt und für eine erhöhte ENSO-Frequenz verantwortlich ist. Dennoch kann die Qualität von ENSO-Vorhersagen durch die explizite Berücksichti- gung des Indischen Ozeans kaum verbessert werden, da dieser selbst stark vom ENSO Signal dominiert ist. Die Wechselwirkungen zwischen dem Atlantik und ENSO sind allgemein schwächer als zwischen dem Indischen Ozean und ENSO. Jedoch scheint ein gewisser Einfluss des Atlantiks auf ENSO zu existieren, der die Vorhersagbarkeit von ENSO verbessern könnte.

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