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6. Die Ventilation und Zirkulation

In diesem Kapitel werden, unter Verwendung der Ergebnisse der vorherigen Kapitel, Informationen über die Zirkulation und die Ventilation der Thermoklinen abgeleitet. Dazu werden die aus der OMP Analyse ermittelten biogeochemischen Änderungen mit Hilfe der Zehrungsrate (vergl. Abschnitt 3.5.3) in Sauerstoff Misch-Alter konvertiert. Die Misch-Alter ermöglichen es, Aussagen über Zirkulationspfade und Ventilationszeiten abzuleiten. Wenn möglich wird durch Kombination mit FCKW Misch-Alter eine direkte Bestimmung von individuellen Wassermassenaltern durchgeführt. Über die in Kapitel 4.4 ermittelten Eintragsvolumen durch Subduktion werden Bilanzrechnungen durchgeführt.

6.1 Verteilung der Misch-Alter

Die im vorherigen Kapitel abgeleitete Verteilung der biogeochemischen Änderungen kann mit den Sauerstoffzehrungraten (OUR) in Sauerstoff Misch-Alter überführt werden. Dazu wurde die in Kapitel 3.5.3 ermittelte dichteabhängige OUR benutzt (Gl. 3.7). Die beckenweite Verteilung der Misch-Alter aus den klimatologischen Daten erlaubt es, Aussagen über Zirkulation und Ventilation zu treffen. Grundsätzlich sollte in Ausbreitungsrichtung das Misch-Alter zunehmen, dabei ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit größer, je geringer die Misch-Alter Gradienten sind. Geringste Alter treten dort auf, wo Wassermassen einströmen, was bei der Interpretation berücksichtigt werden muß.

Die Verteilung der Misch-Alter (Abb. 6.1) zeigt im Südosten das Eindringen von jungem Modewasser/Zentralwasser (ICW). Dieses breitet sich nach Nordwesten aus, was mit zunehmender Tiefe (Dichte) deutlicher zu erkennen ist. Südöstlich von Madagaskar ist der Eintrag von rezirkuliertem Wasser im Anwachsen der Misch-Alter erkennbar.

Abbildung 6.1: Misch-Alter auf Isopyknen 26.0, 26.5, 26.8 und 26.9kgm$^{-3}$ (SAC Klimatologie; dichteabhängige OUR). Die Pfeile geben die aus der Misch-Alter Verteilung abgeleitete Ausbreitung in Schlüsselregionen an.
\includegraphics [width=7cm]{zusamm/age0.eps} \includegraphics [width=7cm]{zusamm/age5.eps} \includegraphics [width=7cm]{zusamm/age8.eps} \includegraphics [width=7cm]{zusamm/age9.eps}

Besonders auf den beiden unteren Isopyknen ist über den gesamten Ozean bei etwa 15$^{\circ }$S ein großer Altersgradient zu erkennen. Eine derartige Verteilung ist konsistent mit dem aus dem mittleren Windfeld errechenbaren Sverdrup Massentransport (Abb. 6.2).

Abbildung 6.2: Sverdrup Massentransport (in Sv) nach (122). Der Transport berücksichtigt nicht den Indopazifischen Einstrom.
\includegraphics [width=12cm]{zusamm/stream.eps}

Dieser ergibt ein System von zwei Wirbeln mit unterschiedlichem Drehsinn, das im Mittel die Zirkulation und die Ventilation festlegt. (166) unterschieden die windgetriebene Zirkulation der Südhemisphäre in einen tropischen (hier: nördlichen) und einen subtropischen (hier: südlichen) Wirbel. Der antizyklonale Subtropenwirbel existiert bis ca. 15$^{\circ }$S (südlicher Wirbel). An seiner Nordseite wird Wasser mit ICW Charakteristika, als Teil des Südäquatorialstroms, bei etwa 18$^{\circ }$S nach Westen transportiert. Die Strömung teilt sich vor Madagaskar in einen nordwärtigen und einen südwärtigen Ast. Der nordwärtige Ast speist eine zweite, zyklonale Zirkulationszelle, den nördlichen Wirbel. Dieser transportiert im Mittel das Wasser mit dem Äquatorialen Gegenstrom nach Osten und rezirkuliert als Nordflanke des Südäquatorialstroms. Das Wasser besitzt jetzt sehr viel höhere Misch-Alter, die den beobachteten Gradienten in der Misch-Alter Verteilung hervorrufen. Durch laterale Vermischung mit dem jungen Wasser aus dem unteren Wirbel, nehmen die Gradienten beim Transport nach Westen ab.

Im Ostteil, vor der Küste Javas und Sumatras, ist eine Region zu erkennen, die gering ventiliert wird da sie zwischen den Wirbeln liegt. Für den südlichen Wirbel kann von einer Schattenzone gesprochen werden, wie sie das Modell von (69) vorhersagt. Der Einfluß des Indopazifischen Einstroms bewahrt advektiv nur die obere der hier gezeigten Schichten (26.0kgm$^{-3}$) vor der schwachen Ventilation. Die dynamische Topographie sowie der Massentransport bei (171) lassen die beiden Wirbel ebenfalls erkennen. (141) setzten bei ihrer Untersuchung der Zirkulation des Subtropenwirbels im Indischen Ozean die nördliche Grenze ebenfalls bei 15$^{\circ }$S an (hier: südlicher Wirbel). (97) fanden, mit der in der vorliegenden Arbeit entwickelten Methode, im Südatlantik eine sehr ähnliche Verteilung der Misch-Alter. Dabei ist das Zirkulationsschema von zwei Wirbeln unterschiedlichen Drehsinns noch deutlicher, da in den oberen Schichten der advektive Ventilationseffekt durch den Indopazifischen Einstrom fehlt.

Der Transport über den Äquator erfolgt erwartungsgemäß über den westlichen Bereich (176,104,127), was in der Ausrichtung der Linien gleichen Misch-Alters sichtbar wird. Aus den Modellergebnissen von (52) ist erkennbar, daß die Bewegungen des Wassers in der Nordhemisphäre hauptsächlich auf die oberen 200 m konzentriert ist. Im Gebiet des westlichen Randstroms, vor der Küste Somalias, ist auf der tiefsten Isopykne (26.9kgm$^{-3}$) eine Besonderheit zu erkennen, die die Wichtigkeit von Unterströmen für die Thermoklinenzirkulation zeigt: In der Misch-Alter Verteilung ist das südwärtige Vordringen von Wasser mit höherem Misch-Alter erkennbar. Eine Einspeisung in den äquatorialen Bereich ist ebenfalls erkennbar, die den Zusammenhang des Wassers aus dem Roten Meer als Quelle des Indischen Äquatorialwassers unterstützt (vergl. Abschnitt 4.4.2). (101) beobachteten einen küstennahen Transport von Wasser mit Charakteristik des Roten Meeres nach Süden.

In der Arabischen See ist, vor der Westküste Indiens bei etwa 10$^{\circ }$N, daß für dieses westliche Becken relativ älteste Wasser zu finden. Allein auf der 26.0kgm$^{-3}$ Isopykne ist hier noch eine gute Ventilation sichtbar, die sogar einen polwärtigen Transport entlang der Westindischen Küste nahelegt. Hier kann der Einfluß des von (133) beschriebene Unterstroms zur Ventilation beitragen. Anders die darunterliegenden Isopyknen: sie zeigen das Gebiet isoliert vom Einfluß des weiter südlich verlaufenden Zonaltransportes, der während des Südwestmonsuns aus der Somalistromregion hervorgeht. Die Verteilung der Misch-Alter legt im Thermoklineniveau im Mittel eine zyklonale Zirkulation in der nördlichen Arabischen See nahe. Die hier ermittelte Zirkulationsrichtung ist damit entgegengesetzt zu der, die (173) über die Kernschicht-Methode (169) ableiteten.

Im Golf von Bengalen ist auf allen Dichteflächen eine Ventilation von Südosten aus der Klimatologie erkennbar. Das stimmt mit den Ergebnissen von (173) überein. Die südöstliche Einspeisung legt ebenfalls eine im Mittel zyklonale Zirkulation im Thermoklineniveau nahe. Auf der 26.5kgm$^{-3}$ Isopykne ist auch eine Einspeisung vom Westen zu sehen, die in Verbindung mit einem Unterstrom stehen kann (130).

Obwohl die Sauerstoffkonzentrationen in der Arabischen See durch die dort stattfindende Denitrifizierung noch geringer sein sollte als im Golf von Bengalen, wird im Golf dennoch das relativ älteste Wasser (45 Jahre) analysiert. Dieses ist dem Einfluß des Roten Meer Wassers bzw. Persischen Golf Wassers (RSW/PGW) in der Arabischen See zuzuschreiben. Das RSW/PGW wird initial mit einer geringen Sauerstoffkonzentration in der OMP Analyse als Quellwasser definiert. Daher sind auch die biogeochemischen Änderungen, bezogen auf diese Quellwasserdefinitionen, geringer und das Wasser hat daher auch ein geringeres Misch-Alter. Im Abschnitt 3.5.3 konnte gezeigt werden, daß das maximale Misch-Alter dem Alter der ältesten Komponente entspricht. Für beide Gebiete, nördliche Arabische See und Golf von Bengalen, ist eine Größenordnung von ca. 45 Jahren Ventilationszeit durchaus realistisch.

Aus der Verteilung der Misch-Alter kann ein qualitatives Bild der Thermoklinenzirkulation abgeleitet werden (Abb. 6.3). Dabei sind die lokalen Ventilationseffekte durch Tiefenrandströme nicht berücksichtigt.
Die Zirkulation in der Südhemisphäre wird durch die beiden Wirbel bestimmt, die der mittleren windgetriebenen Zirkulation entsprechen (vergl. Abb. 6.2). In der Nordhemisphäre sind die beiden zyklonalen Wirbel in der nördlichen Arabischen See und im Golf von Bengalen dominant. Südlich davon wird das Wasser im Mittel langsam ostwärts transportiert. Es ergeben sich zwei Schattenzonen (SZ): Eine liegt vor der Westküste Indiens und wird sowohl vom RSW/PGW wie auch vom ICW nur schwer erreicht. Die andere liegt im Bereich des Indopazifischen Einstroms an der Ostflanke der beiden Wirbel. Diese Schattenzone wird erst unterhalb des, auf die obere Wassersäule (300 m) beschränkten, Indopazifischen Einstroms gut sichtbar. Sie ist mit den Schattenzonen aus dem Thermoklinenmodell von (69) vergleichbar. Eine Pool Region ist nicht aus der Altersverteilung ableitbar. Dieses kann an der komplizierten Form der westlichen Berandung liegen, bei der Madagaskar einen starken Einfluß auf die Randstromzirkulation hat.

Abbildung 6.3: Das mittlere Strombild in der Thermokline zwischen 26.0 und 26.9 kgm$^{-3}$ abgeleitet aus der Misch-Alter Verteilung. Schattenzonen sind mit SZ gekennzeichnet.
\includegraphics [width=13cm]{zusamm/stromlinie.eps}


6.2 Wassermassenalter und Transporte im südlichen Subtropenwirbel

Für die im Subtropenwirbel vorliegenden Wassermassen, das Zentralwasser und die Modewasser, läßt sich zur Bestimmung ihrer individuellen Alter ein im Rahmen der vorliegenden Arbeit entwickeltes Verfahren anwenden (vergl. Abschnitt 3.5). Dazu werden die Misch-Alter Informationen aus Sauerstoff und FCKWs `verglichen' und liefern individuelle Alter der beiden an der Mischung beteiligten Wassermassen. Das Verfahren kann in den anderen Regionen nicht angewandt werden. Entweder liegen Mischungen von mehr als zwei Quellwassern vor, oder die Formationscharakteristika sind nicht als rein lineare Vermischung darstellbar (z.B. AAMW). Teile dieser Ergebnisse wurden bereits in zwei Veröffentlichungen vorgestellt (57,58), davon abweichend wird jetzt ein größerer Tiefenbereich untersucht. Die Analyse unterscheidet zur Altersbestimmung zwei Vermischungsbereiche: liegt eine Wassermasse nahezu ohne Vermischung vor ($>$95%), wird das Alter direkt aus dem Sauerstoff bzw. aus den FCKW Daten ermittelt. Im Falle stärkerer Vermischung wird die unter Abschnitt 3.5 beschriebene Methode angewandt.

Abbildung 6.4: Individuelle Alter der Modewasser (oben) und des Zentralwassers (unten).
\includegraphics [width=12cm]{zusamm/samw_age.eps} \includegraphics [width=12cm]{zusamm/icw_age.eps}

Die Ergebnisse (Abb. 6.4) zeigen die bereits aus der Verteilung der biogeochemischen Änderung ersichtliche Dominanz von jungem Modewasser im Ostteil des Untersuchungsgebietes, besonders in der unteren Thermokline (vergl. Abb. 5.38). Geringe Alter ($<5$ Jahre) ab ca. 70$^{\circ }$O machen die Nähe zur Eintragsregion deutlich. Die Alter des Zentralwassers im Westen nehmen erwartungsgemäß mit der Tiefe (Dichte) zu, was durch den windinduzierten Eintrag mit nachfolgender isopyknischer Ausbreitung erklärt werden kann. Das Zentralwasser ist im Westteil bis in 450 m Tiefe sehr jung ($<5$ Jahre), besitzt dort aber, wie in Abschnitt 3.5 bereits erwähnt, eine mit dem Subtropischen Modewasser (STMW) identische Definition. Beide Wasser lassen sich auch mit dieser Methode nicht trennen.

Eine Abschätzung des Transports von Modewasser über den Schnitt aus der Altersanalyse kann wie folgt durchgeführt werden: Die mittlere Entfernung des I5 Schnittes zur Subtropenfront beträgt ca. 10$^{\circ }$, das mittlere Alter des Modewassers für den Bereich mit Altern kleiner 5 Jahre ist ca. 3 Jahre. Es ergibt sich daraus eine mittlere Ausbreitungsgeschwindigkeit des Modewassers von etwa 0.012 ms$^{-1}$. Wird diese Geschwindigkeit mit der betreffenden Fläche multipliziert (A $_{\rm sub} \sim 1.5 \cdot 10^9$ m$^2$), erhält man einen Transport von 18 Sv durch den Schnitt. In der Größenordnung stimmt dieser gut mit dem aus dem lateralen Eintrag bestimmten Transport von 21 Sv überein (vergl. Tab. 4.2). (140) gibt aus geostrophischen Berechnungen einen ähnlichen Transport für dieses Gebiet an (20 Sv).


6.3 Transporte in der Südhemisphäre

Die in dieser Arbeit ermittelten Einträge von Thermoklinenwasser durch Subduktion passen sich in das Bild der Transporte aus Literaturwerten gut ein (Abb. 6.5). Alle Transportangaben wurden dabei auf volle Zahlen gerundet.

Abbildung 6.5: Transporte in der Thermokline aus Verankerungen, Geostrophie und Tracern. Schlüssel: 1a) SAMW Eintrag aus vorliegender Arbeit, in Übereinstimmung mit (140); 1b) Zentralwassereintrag aus vorliegender Arbeit; 2a, b, c) Geostrophisch bestimmt zwischen $\sigma _{\theta }$=25.0 und $\sigma _{\theta }$=27.0 kgm$^{-3}$ (23); 3) Differenz aus 1a+b) und 2a); 4) nach (141) zwischen Oberfläche und 1000 m; 5) Verankerung von 100 bis 500 m (127); 6a) Massentransport aus Sverdrup Bilanz über 53$^{\circ }$O vom Zentrum des nördlichen Wirbels über den Südäquatorialstrom (122); 6b) Verankerung Tiefenbereich 200 bis 700 m (144)
\includegraphics [width=12cm]{zusamm/transporte.eps}

In der vorliegenden Arbeit wurden die Transporte durch Subduktion in die Thermokline für die Modewasser als 21 Sv und für die Zentralwasser als 10 Sv bestimmt. Von diesen insgesamt 31 Sv werden 5 Sv (23) in die Region des Indopazifischen Einstroms transportiert. Hier kommen 8 Sv Einstromwasser sowie 1 Sv Wasser aus dem Süd Java Strom hinzu (23). Insgesamt wird daher der Südäquatorialstrom mit 14 Sv aus der Region des Indopazifischen Einstroms versorgt. Zu diesen kommen noch die restlichen 26 Sv des subduzierten Wassers auf dem Weg nach Westen hinzu, sodaß 40 Sv den Südäquatorialstrom speisen.

Diese Zahl stimmt gut mit dem von (122) aus dem Windfeld berechneten mittleren Sverdrup Massentransport entlang 53$^{\circ }$O überein (vergl. auch Abb. 6.2). Die Autoren unterteilten das Gebiet in zwei Regionen: Der Bereich von 7$^{\circ }$S bis 11$^{\circ }$S von der Nordflanke des Südäquatorialstroms zur Nordspitze Madagaskar reichend und von 11$^{\circ }$S bis 21$^{\circ }$S den Südteil des Subtropenwirbels überdeckend. Für den nördlichen Bereich fanden sie einen Zonaltransport, der im Mittel Null war, bei einer Amplitude von $\pm $15 Sv, für den südlichen Bereich ermittelte sie im Mittel 38 Sv, bei einer Amplitude von $\pm $22 Sv. Dieser Wert steht in guter Übereinstimmung mit den oben ermittelten 40 Sv.

Für den sich vor der Küste Madagaskars in einen südlichen und einen nördlichen Ast aufteilenden Südäquatorialstrom, fanden die gleichen Autoren, aus direkten Strömungsmessungen in Küstennähe (max. 200 km Entfernung), Transporte von 10 Sv nach Süden und 14 Sv nach Norden. Bezogen auf die 40 Sv Transport im Südäquatorialstrom bedeutet das ein Defizit von 16 Sv in den küstennahen Messungen mit verankerten Geräten.

Wird angenommen, daß dieses Defizit zu gleichen Teilen mit 8 Sv nördlich und 8 Sv südlich von Madagaskar küstenfern transportiert wird, bedeutet das für den Transport nach Süden 18 Sv. Dazu kommt der Transport durch den Mozambique Kanal, von etwa 5 Sv (141). Daraus ergibt sich ein Gesamttransport von 23 Sv, der aus dem Subtropenwirbel im Agulhas Strom südwärts transportiert wird. (140) gibt an, daß südlich von Madagaskar etwa 40 Sv rezirkuliertes Wasser in den Agulhas Strom gelangen, sodaß dieser dann 63 Sv transportiert.

Für die nach Norden abzweigende Flanke des Südäquatorialstroms bedeuten die 8 Sv küstenferner Transport, einen Gesamttransport von 22 Sv nach Norden. Da 5 Sv im Mozambique Kanal südwärts transportiert werden (siehe oben), bleiben noch 17 Sv Transport nach Norden. Zirkulieren diese einmal im nördlichen Wirbel, gehen 1 Sv (23) über den Süd Java Strom in die Indopazifische Einstromregion über. Es bleiben folglich noch 16 Sv, die über den Äquator transportiert werden können. (127) ermittelte aus direkten Strömungsmessungen küstennah einen mittleren Transport von 10 Sv über den Äquator.

Eine anschließende Frage lautet: Was geschieht mit dem Wasser das nach Norden transportiert wird? (127) spekulieren auf einen südwärtigen Transport in der Oberflächenmischungsschicht und sehen, wenn auch skeptisch, dieses durch eine Überschlagsrechnung der Wärmebilanzen bestätigt. Auch (80) stellen über ein Inverses Modell 10 Sv Auftrieb für den Indischen Ozean nördlich 18$^{\circ }$S fest, erwähnen den Verbleib jedoch nicht. (175) ermittelte aus klimatologischen Daten einen Export von Wasser aus der Thermoklinen in die Oberflächenmischungsschicht von 5 Sv. Danach verbleiben, bezogen auf die oben gefundenen 16 Sv, 11 Sv in der Thermokline. In der vorliegenden Arbeit soll dieser Frage nicht weiter nachgegangen werden.

6.4 Bilanzen

Aus den Transporten des eingebrachten Wassers können mittlere Tracerwerte, Erneuerungszeiten, sowie Wärme- und Stofftransporte berechnet werden. Die auf das Volumen bezogenen mittleren Tracerwerte wurden über die dichteabhängigen Transporte berechnet (Tab. 6.1).

Tabelle 6.1: Volumen, mittlere Temperatur und Salzgehalt sowie Eintragsbreite der subduzierten Wassermassen im Dichtebereich von 25.3kgm$^{-3}$ bis 26.9kgm$^{-3}$.
Wassermasse Volumen (Sv) Salz. S Temp. T Breitengrad
Modewasser 21 34.81 10.81 35$^{\circ }$S
Zentralwasser 10 35.2 15.25 35$^{\circ }$S - 24$^{\circ }$S
ICW 31 34.95 12.33 24$^{\circ }$S


Da das Wasser unwiederbringlich in die Thermokline subduziert, werden auch die mit dem Transport verbundenen Wärme- und Stofftransporte berechnet. Die Modewasser geben den Transport über die Subtropenfront an und sind für den Wärme- und Stoffhaushalt des Subtropenwirbels von großer Bedeutung.

Der absolute Wärmetransport Q$_{\rm trans}$ wird berechnet über:

\begin{displaymath}\rm Q_{trans} = \rho \cdot V_{trans} \cdot c_p \cdot \overline{T}\end{displaymath}

dabei ist $\rho$ die Dichte des Wassers, V$_{\rm trans}$ der Transport, c$_{\rm p}$ die spezifische Wärmekapazität von Seewasser (26) und T die mittlere Temperatur des Wassers.
Der Salz- und Sauerstofftransport wurde direkt aus dem mittleren Salzgehalt (S) und, im Fall des Sauerstoffs, unter Annahme von 100% gesättigtem Wasser beim Eintritt in die Thermokline, über die Transporte gerechnet (Tab. 6.2).


Tabelle 6.2: Wärme- und Stofftransporte durch die Wassermassen im Dichtebereich von 25.3kgm$^{-3}$ bis 26.9kgm$^{-3}$.
Wassermasse Q$_{\rm trans}$ (PW) S$_{\rm trans}$ (1$\times 10^8$ kg s$^{-1}$) O $_{2,\rm trans}$ (kmol s$^{-1}$)    
Modewasser 0.95 7.5 2680    
Zentralwasser 0.65 3.6 2460    
ICW 1.6 11.1 2610    

Die Größenordnung und Richtung der Transporte ist mit früheren Untersuchungen nur schwer vergleichbar, da diese meist als zonalintegrierte Netto-Transporte über die ganze Wassersäule angegeben werden. Ein erster Vergleich mit Ergebnissen aus einem hochauflösenden Modell des Indischen Ozeans ( Rix und Willebrand, pers. Mitteilung) zeigt gute Übereinstimmung. Das Modell ergibt für den Thermoklinebereich bis 5$^{\circ }$S einen nordwärtigen Wärmetransport in der Größenordnung von 1 PW. (109) berechneten die Meridonalzirkulation über 32$^{\circ }$S mit der Invers Methode. Sie wählten ihre zweite Schicht im Bereich des Subantarktischen Modewassers bei $\sigma _{\theta }$=26.8kgm$^{-3}$. Diese ist eingebettet zwischen dem Oberflächenwasser und dem Antarktischen Zwischenwasser. Sie berechnen zwar für alle Schichten oberhalb des oberen Tiefenwassers (Schicht 5) einen südwärtigen Wärmetransport. Die Modewasser-Schicht verhält sich dabei aber entgegen dem generellen Trend, der Wärmetransport ist fast Null. Ein direkter Vergleich zu den hier gefundenen Werten ist, durch die Schichteinteilung in der Analyse, nicht möglich.

Vergleichswerte zu den Stofftransporten sind bisher noch nicht verfügbar, sollen aber ebenfalls über das Modell ermittelt werden.

Es sollen jetzt die Erneuerungszeiten (T$_{\rm renew}$) berechnet werden. Eine Möglichkeit ist die Berechnung aus der Misch-Alter Verteilung der klimatologischen Daten, die dazu jedoch volumenabhängig gemittelt werden muß. Eine andere Möglichkeit ist es, den Ventilationstransport zum jeweiligen Gesamtvolumen ins Verhältnis zu setzen (siehe z.B. 44).

\begin{displaymath}\rm T_{\rm renew}= \frac{\rm Gesamtvolumen}{\rm Ventilationstransport}\end{displaymath}

Mit Hilfe der klimatologischen Daten lassen sich mittlere Volumen des Subtropenwirbels zwischen Isopyknen berechnen, die es erlauben T$_{\rm renew}$ mit Hilfe der Transporte durch die Subduktion zu bestimmen. Das mittlere Volumen des Subtropenwirbels zwischen den Dichteflächen $\sigma _{\theta }$=25.3 und 26.9kgm$^{-3}$ von 35$^{\circ }$S bis zum Äquator beträgt etwa $1.55 \cdot 10^{7} \, \rm km^{3}$. Unter der Annahme, daß das Volumen allein vom ICW ventiliert wird (31 Sv), ergibt sich eine mittlere Austauschzeit von 16 Jahren. Betrachtet man nur den antizyklonalen, südlichen Wirbel (35$^{\circ }$S bis 15$^{\circ }$S) ergibt sich eine Erneuerungszeit von 9 Jahren. Die Größenordnung der Ergebnisse stimmt mit der von (44) für den Nordpazifik ermittelten überein.

Unter der Annahme, daß der Gesamteintrag von 31 Sv subduzierten Wassers bei 24$^{\circ }$S stattgefunden hat, lassen sich die Erneuerungszeiten (T$_{\rm renew}$) auch breitenabhängig darstellen. Dazu werden ab 24$^{\circ }$S die ozeanischen Volumen breitenabhängig kumulativ im Dichtebereich von 25.3 bis 26.9kgm$^{-3}$ über den gesamten Ozean (30$^{\circ }$O bis 120$^{\circ }$O) aufsummiert. Diese Volumen werden dann durch das Subduktionsvolumen (31 Sv) geteilt und geben die volumenabhängigen Erneuerungszeiten an (Abb. 6.6, schwarze Linie). Die Zahlen sind dabei geringer als die oben angegebenen Erneuerungszeiten, da das Volumen erst dann berechnet werden kann, wenn auch das Zentralwasser subduziert ist (ab 24$^{\circ }$S).

Abbildung 6.6: Erneuerungszeiten (T$_{\rm renew}$) für den Dichtebereich 25.3 bis 26.9kgm$^{-3}$ von 30$^{\circ }$O bis 120$^{\circ }$O. (links) Bei 31 Sv Eintrag bei 24$^{\circ }$S (schwarz) aus Misch-Alter der OMP Analyse nach Abzug von 3 Jahren (grau). (rechts) Zonalverteilung der minimalen Misch-Alter bei 24$^{\circ }$S. Die Modewasser Eintragsgebiete weiter im Süden sind durch die Pfeile markiert.
\includegraphics [width=10cm]{zusamm/renewal.eps}

Der Vergleich mit den Erneuerungszeiten aus dem mittleren Misch-Alter (graue Linie) zeigt die Auswirkung des nördlichen Wirbels auf die Ventilation. Um beide Kurven vergleichen zu können, muß berücksichtigt werden, daß die Modewasser bei 24$^{\circ }$S schon einige Zeit im Ozean sind. Die Misch-Alter wurden daher, entsprechend ihrem zonalen Mittel bei 24$^{\circ }$S um 3 Jahre verringert.

Bis ca. 17$^{\circ }$S verlaufen die beiden Kurven nahezu gleich. Das bedeutet, daß die Erneuerungszeit nur vom zu ventilierenden Volumen und dem Transport durch Wassermassenformation (31 Sv) abhängt. Nördlich von 17$^{\circ }$S kommt es zu einer Trennung der beobachteten und der volumenabhängigen Ventilation. Dabei wirkt sich hauptsächlich das Einmischen von `älterem Wasser' aus dem nördlichen Wirbel in den südlichen Wirbel aus. Die Folge ist eine, nicht durch das Volumen zu rechtfertigende Erhöhung der Misch-Alter.

Zusammenfassend ist zu sagen, daß die Misch-Alter und die Transporte an subduziertem Wasser es ermöglichen, Aussagen über die Zirkulation und Ventilation zu treffen:


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