• No results found

Ocean Climate Variability over Recent Centuries Explored by Modelling the Baltic Sea

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Ocean Climate Variability over Recent Centuries Explored by Modelling the Baltic Sea"

Copied!
2
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

 

Ocean Climate Variability over Recent  Centuries Explored by Modelling the 

Baltic Sea   

Daniel Hansson 

 

   

Akademisk avhandling för vinnande av Filosofie Doktorsexamen i Oceanografi som enligt beslut  av lärarförslagsnämnden vid Institutionen för Geovetenskaper, Göteborgs Universitet, kommer 

att offentligen försvaras fredagen den 25:e september 2009, kl 10.00 i sal Stora Hörsalen,  Geovetarcentrum, Guldhedsgatan 5A, Göteborg. 

 

Examinator: Professor Göran Björk   

Fakultetsopponent: Doktor Eduardo Zorita 

GKSS Research Centre Geesthacht, Max‐Planck‐Straße 1, 21502 Geesthacht, Germany   

                   

Daniel Hansson 

nt of Earth Sciences, University of Got Box 460, 405 30 Gothenburg, Sweden 

Departme henburg 

       

‐7822‐1   

ISBN 978‐91‐628       Earth Sciences Centre 

SSN 1400‐3813        Doctoral thesis A 126 

I      

(2)

Abstract 

 

Natural variability and anthropogenic factors both contribute to changes in the ocean climate of  the  Baltic  Sea.  Observations  over  the  past  century  indicate  that  changes  in  environmental  settings  and  ocean  climate  have  taken  place,  attracting  considerable  media  attention  and  building public awareness of climate and environmental issues related to the Baltic Sea. These  changes need to be seen in the context of a longer‐term perspective to evaluate whether current  conditions  lie  outside  the  expected  boundaries  of  natural  variability.  Using  a  time‐dependent,  process‐oriented,  coupled  basin  model,  this  thesis  examines  the  sensitivity  of  the  Baltic  Sea  water  and  heat  balance,  investigating  the  variability  of  water  temperature,  ice  cover,  river  runoff,  salinity,  and  oxygen  concentrations  over  long  time  scales,  in  particular,  the  past  500  years. 

  Models are influenced by initial conditions over a certain amount of time before the system  has  spun  up  and  the  lateral  boundary  conditions  become  dominant.  Spin‐up  experiments  demonstrate that the Baltic Sea operates on two time scales: a 33‐year time scale for the water  balance and a one‐year time scale for the heat balance. These time scales are associated with the  exchange  of  salt  through  a  small  cross  section  in  the  entrance  area  and  with  the  flux  of  heat  through a large surface area. It was also found that the maximum ice extent is strongly sensitive 

o  t

t he  mean  winter  air  temperature.  A  mean  winter  air  temperature  of  –6°C  produces  full  ice  cover, while a mean temperature of +2°C produces minimal ice cover.  

  The vertically and horizontally averaged water temperatures display great variability, with  both cold and warm periods occurring over the past 500 years. The warmest century was the  twentieth century, but on decadal time scales, the 1730s, 1930s, and 1990s were equally warm. 

The  coldest  century  was  the  nineteenth  century,  and  the  1690s  was  the  coldest  decade  since  1500. These temperature variations are also reflected in the maximum ice extent. The Baltic Sea 

as 

h been at least partly ice covered every winter over the past 500 years, and the winter 2008  ice cover was the smallest ever observed. 

  River runoff from 1500 to 1995 was reconstructed using atmospheric circulation indices. It  was  found  that  river  runoff  to  the  northern  Baltic  Sea  and  the  Gulf  of  Finland  is  sensitive  to  changes in temperature, wind, and the strength of cyclonic activity. Runoff to the southern Baltic  Sea,  on  the  other  hand,  is  more  sensitive  to  the  strength  of  cyclonic  activity  and  changes  in 

em t

t perature.  Even  though  there  is  some  variabili y  on  annual  and  decadal  time  scales,  no  statistically significant change in the total Baltic Sea river runoff has occurred since 1500. 

  Reconstructed  river  runoff  was  used  as  forcing  to  model  the  variability  of  the  salinity  and  oxygen  concentrations  of  the  Baltic  Sea.  The  salinity  was  found  to  have  increased  since  1500,  peaking  in  the  mid  nineteenth  century.  Oxygen  concentration  is  closely  related  to  salinity; 

conditions were found to have been hypoxic once or twice per century until the mid‐twentieth  century,  when  the  deep  water  became  constantly  hypoxic.  This  large  change  in  oxygen  onditions  is  probably  due  to  the  increase  in  nutrients  released  from  anthropogenic  sources,  c

leading to the eutrophication of the Baltic Sea.  

 

ey words: Baltic Sea, ocean climate, modelling, reconstruction, water temperature, sea ice, river  unoff, salinity, oxygen concentration, long‐term. 

K r  

ISBN 978‐91‐628‐7822‐1  ISSN 1400‐3813  Internet‐id http://hdl.handle.net/2077/20827 

References

Related documents

runoff response scheme presented in Paper I, we can assume a decrease in runoff on the order of  1500  to  2000  m 3 s –1 ,  which  would  lead  to  an 

Treatments are ambient present-day levels or future increased temperature and pCO 2 or decreased salinity, three levels of scrubber water and their respective pH-treatments and three

Although it uses to be difficult to achieve a high quality result when comparing direction and peak period between buoy measurements and models hindcasts, Figure 15 and

At the bottom are shown the contributions of the intraband 共D兲 and four 共1–4兲 IBTs of Lorentz type with parameters given in Table V. 013530-6 Mendoza-Galván

Instead the idea is to present a method of working where these different factors have a vital connection and where form is a product of the construction and placement

Härtill kommer vidare, att d:r de Brun utgår från ett, så vitt jag förstår, kulturhistoriskt fullkomligt barockt antagande, nämligen att alla eller några av dessa viktsystem

More specifically, the thesis addressed three research questions: (1) what are the actor- and system-level drivers and challenges of adoption during the large-scale

This thesis sets out to address the challenges with the comparison of Amphetamine material in determining whether they originate from the same source or different sources using