Das ENSO-Phänomen

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XBT

Engl. Akronym für Expendable Bathythermograph; Verbrauchs- oder Einmalbathythermograph, von Schiffen ausgesetztes profilierendes Instrument zur Echtzeit-Messung der tiefenabhängigen Temperatur in den Ozeanen. Das XBT besteht aus einer Temperatursonde, 300-1.500 m Kupferkabel, einem Sender mit Antenne und einer vom Salzwasser aktivierten Batterie. Beim XBT wird die Temperatur mit einem Thermistor gemessen. Die Tiefe wird als Funktion der Zeit bei der in guter Näherung konstanten Sinkgeschwindigkeit des freifallenden Messkörpers bestimmt.
Alle Bauelemente sind zunächst in einem Zylinder verstaut und werden nach dem Eindringen in das Wasser freigesetzt. Der Sender taucht zur Oberfläche auf, während die Messsonde absinkt und dabei Messdaten über das Kabel zum Sender schickt. Dieser übermittelt die Daten zum Schiff, das die Sonde abgesetzt hat. Wenn der Draht abgespult ist, reißt er und die Messsonde ist verloren (bisher wurden von Sippican etwa 5 Millionen Sonden verkauft). Trotzdem ist dieser Verlust wirtschaftlich, weil die Messsonde weniger kostet als der Treibstoffverbrauch für das Aufstoppen des Schiffes.
XBT-Messungen werden von Voluntary Observing Ships (VOS) durchgeführt zur Unterstützung des ENSO Observing Network der Erforschung des Globalen Klimawandels.

Ein Genauigkeitsproblem entsteht daraus, dass die Tiefe der Temperaturmessung nicht direkt gemessen, sondern aus der Sinkgeschwindigkeit ermittelt wird. Unsicherheiten in der Bestimmung dieser Geschwindigkeit sowie Probleme mit der Datenspeicherung können zu einem Bias in den XBT Temperaturmessungen führen. Es wurde aber inzwischen ein Verfahren zur Korrektur des Bias entwickelt, mit dem Datensätze korrigiert werden können.
Trotz der Messungenauigkeiten werden die XBT weiterhin eingesetzt, um Temperaturprofile der Wassersäule im Ozean zu erhalten. Allerdings liefern die ARGO Treibbojen inzwischen deutlich präzisere Daten.

XBT als Foto und in Explosionszeichnung

xbt_fig_clear

XBT-Transekte quer durch Ozeanbecken

XBT_network_status_2010-2011

Ein eXpendable BathyThermograph (XBT) ist eine Sonde, die von einem Schiff abgeworfen wird und die Temperatur misst, während sie durch das Wasser fällt. Ein sehr dünner Draht überträgt die Temperaturdaten an das Schiff, wo sie zur späteren Analyse aufgezeichnet werden.

Das XBT-Netzwerk besteht aus Transekten in allen Ozeanbecken, in denen eXpendable BathyThermographen (XBTs) eingesetzt werden, um Temperaturbeobachtungen des oberen 1 km des Ozeans zu sammeln. Die XBTs werden von Forschungsschiffen und Schiffen des Ship Of Opportunity Program (SOOP) aus eingesetzt.

Die Transekte werden in zwei Modi beprobt: High Density (HD) und Frequently repeated (FR). Alle XBT-Transekte werden von einem internationalen Konsortium unter der Aufsicht des SOOP Implementation Panel (SOOPIP) überprüft. Einige Transekte enthalten Zeitreihen mit mehr als 30 Jahren an Daten.

Quelle: NOAA

Zeitskalen in der Atmosphäre

Seit es auf unserer Erde eine Atmosphäre gibt und zusammen mit ihr und anderen Komponenten wie Ozean, Landoberfläche, Biosphäre und Kryosphäre ein Klimasystem existiert, unterliegt das Klima einem beständigen Wandel. Variable Randbedingungen (z.B. plattentektonische Prozesse), externe Einwirkungen (z.B. solare Aktivitätsschwankungen, Variationen der astronomischen Erdbahnparameter) sowie interne Prozesse und Wechselwirkungen sind dafür verantwortlich. So beinhalten die verschiedenen Zustandsformen des Klimasystems einen permanenten Wandel auf unterschiedlichen zeitlichen und räumlichen Skalen. Die Atmosphäre beispielsweise reagiert viel schneller als der vergleichsweise langsame Ozean. Im Ergebnis trägt all dies zu dem sehr komplexen Verhalten des irdischen Klimasystems bei.

Charakteristische Zeiten von Phänomenen in der Atmosphäre
Dauer in Sekunden Skala Phänomen
10-1 - 102 s mikroklimatisch kleinräumige Turbulenz
103 - 104 s (Minuten - Stunden) mesoklimatisch Konvektion
105 - 106 s (Stunden - Tage) synoptisch Zyklonenwellen
106 - 107 s (Wochen - Monate) globalklimatisch ultra-lange Wellen
107 - 108 s (Monate - Jahre) intraannuär Jahresgang
108 - 109 s (2 - 30 Jahre) interannuär El Niño
109 - 1010 s (30 - 300 Jahre) intrasäkulär Erwärmung im 20. Jahrhundert
1011 - 1013 s (3.000 J. - 300.000 J.) intersäkulär Erwärmung nach der Eiszeit
>1014 s (>1 Mio Jahre) superintersäkulär Eiszeiten

Zooplankton

Tierische Organismen, die im Wasser frei schwebend leben und sich von anderen Organismen ernähren. Sie tragen neben dem Photosynthese betreibenden Phytoplankton wesentlich zur Produktion von organischem Material im aquatischen Ökosystem bei. Zu den wichtigsten Hauptgruppen gehören rezent vor allem Foraminiferen, Radiolarien, Medusen und Pteropoden (Flügelschnecken). Hinzukommen verschiedene Kleinkrebse, Chaetognathen und diverse, fossil nicht erhaltungsfähige skelettlose Gruppen. Aus dem fossilen Bereich sind zusätzlich Graptolithen und Styliolinen ( Cricoconariden ) zu nennen. Zahlreiche Tiere des Benthos und Nekton nutzen im Larvalstadium die Möglichkeit der Verbreitung ohne oder mit geringem eigenen Energieaufwand durch die Wasserströmung.

Somit findet man im marinen Zooplankton Vertreter fast aller Stämme der wirbellosen Tiere. Wirbeltiere sind hier nicht vertreten, mit Ausnahme der Fischbrut (Ichthyoplankton). Die Größe der meisten Planktonorganismen liegt im Bereich von Mikrometern bis Zentimetern, doch Quallen können auch einen Durchmesser von mehreren Metern erreichen (Megaplankton).

zooplankton

Gemischte Zooplanktonprobe mit Angabe einiger häufiger Arten aus dem dem Golf von Neapel

Quelle: Nature Conservation

Hauptnahrungsquelle des Zooplankton ist das Phytoplankton, allerdings gibt es auch carnivores Zooplankton, das sich von anderem Zooplankton ernährt. Das Zooplankton spielt als Nahrungsquelle für Fische und viele andere Meereslebewesen eine wesentliche Rolle. Ohne das Plankton der arktischen Gewässer fehlte den riesigen Plankton filtrierenden Bartenwalen wie zum Beispiel dem Blauwal oder dem Finnwal die Nahrungsgrundlage. Ruderfußkrebse der Gattung Calanus bilden zusammen mit dem Krill riesige Mengen an tierischer Biomasse im Plankton. Oft verfärben sich große Meeresflächen durch die Anwesenheit des Planktons knapp unterhalb der Wasseroberfläche und geben dadurch den Fischern Hinweise auf Fischschwärme, die sich vom Zooplankton ernähren, wie Heringe und Makrelen. Der Wechsel der Lichtintensität in Abhängigkeit durch Tages- und Jahreszeiten-Rhythmik lässt bei manchen Zooplanktern eine Vertikalwanderung über mehrere Zehnermeter durch die Wassersäule beobachten. Radiolarienschlämme reichern sich bevorzugt in einem äquatorialen Gürtel in Tiefen unterhalb der Calcitkompensationstiefe an und können Radiolarit bilden. Wegen der Eigenschaft, über weite Entfernungen marin verdriftet zu werden, gehören viele Leitfossilien (z.B. Foraminiferen) zum Plankton.

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Zooxanthellen

Einzellige, gelb-braune Dinoflagellaten, die symbiotisch in der Gastrodermis von Korallen leben und die für die relativ hohen pH-Werte und einige der Enzyme sorgen, die für die rasche Kalziumkarbonatbildung in Korallenriffen wesentlich sind. Die Zooxanthellen liefern den Korallen Photosyntheseprodukte und erhalten als Gegenleistung Schutz sowie Zugang zum Licht. Gegenüber niedriger Salinität, starker Wassertrübung und Temperaturen unter 20 °C sind die Zooxanthellen empfindlich.

Zwischeneiszeiten

Engl. interglacials oder interglaciations; Bezeichnung für die Warmzeiten zwischen Eiszeit-Vergletscherungen. Sie sind oft als Zeitabschnitte definiert, in denen die Meeresspiegel nahe dem derzeitigen Meeresspiegel lagen. Für die Letzte Zwischeneiszeit war dies etwa von 129.000 bis 116.000 Jahren vor heute (definiert als 1950) der Fall, obwohl die Warmzeit in einigen Gegenden einige tausend Jahre früher begann. In Sauerstoffisotopenkurven ausgedrückt, werden Zwischeneiszeiten als das Zeitintervall definiert, das zwischen dem Mittelpunkt der vorangegangenen Beendigung und dem Beginn der nächsten Vergletscherung liegt. Die derzeitige Zwischeneiszeit, das Holozän, begann 11.650 Jahre vor heute, obwohl global gesehen die Meeresspiegel ihren derzeitigen Stand nicht bis vor ungefähr 7000 Jahren vor heute erreicht haben.

Zyklon

Bezeichnung für einen tropischen Wirbelsturm über dem Indischen Ozean oder dem südlichen Pazifik. Zyklone haben drei Hauptentstehungsgebiete. Im nördlichen Indischen Ozean entstehen sie vor allem in der Zeit vor und nach dem Sommermonsun, in den Monaten Mai und Juni sowie Oktober und November, entweder im Arabischen Meer oder im Golf von Bengalen. Im Indischen Ozean südlich des Äquators entstehen Zyklone während der Sommermonate auf der Südhalbkugel. Diese Wirbelstürme gefährden vor allem Mauritius, La Réunion, Madagaskar und die afrikanische Ostküste. Zwischen November und April bilden sich außerdem auch in den Gewässern rund um Australien tropische Zyklone.

Zyklone

Syn. Tief, Tiefdruckgebiet, Depression; Gebiet relativ niedrigen Luftdrucks, das auf der Nordhemisphäre als gegen den Uhrzeigersinn, auf der Südhemisphäre als im Uhrzeigersinn rotierender Luftwirbel unterschiedlicher Ausdehnung und Intensität in Erscheinung tritt. Ein Tiefdruckgebiet kann thermisch oder dynamisch verursacht sein. Dynamische Tiefdruckgebiete sind mit Fronten verbunden und werden als außertropische Zyklonen bezeichnet. Tiefdruckgebiete deren Anfangsstadium thermisch bedingt ist, sind tropische Depressionen, tropische Wirbelstürme, Hitzetiefs und Höhentiefs (Druckgebilde). Auf der Wetterkarte ist der Kern des Tiefdruckgebietes von mehreren Isobaren (Linien gleicher Druckwerte) umschlossen. Dem Luftdruckgradienten (Druckgefälle) folgend strömt unterschiedlich temperierte Luft, durch die Bodenreibung auf eine zyklonale Bahn abgelenkt, in das Tiefdruckgebiet ein. Dieser bodennahen konvergenten (zusammenstömenden) Strömung, die zu Hebungsprozessen besonders im Bereich der Grenzflächen zwischen unterschiedlich temperierten Luftmassen führt, entspricht eine kompensatorische divergente (auseinanderströmende) Strömung in der Höhe.

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