Klimatsystemet regleras till stor del av att havsströmmarna omfördelar värmen och vattnet på jordklotet och jämnar därmed ut temperaturen samt havets salthalt. Detta möjliggörs genom att varma strömmar som t.ex. Golfströmmen transporterar varmt och relativt salt vatten norrut i Atlanten som successivt där blandas med det kallare och sötare vatten som kommer norrifrån Arktis. Denna utjämning sker dels mellan tropikerna och de högre breddgraderna men även mellan oceanerna i det s.k. termohalina transportbandet som är det storskaliga vattenutbytet mellan Stilla havet och Nordatlanten, och ger upphov till en värmetransport på ca. 1 PetaWatt. Transportbältet anses vara drivet dels av denna temperaturgradient men även av den salthaltsdifferens som råder mellan Stilla havet och Atlanten och som tros upprätthållas av en export av vatten från Atlanten till Still havet genom atmosfären och tillbaka genom havet. Detta flöde av varmt salt vatten norrut i Atlanten kompenseras av en returström av kallt och sötare vatten i djuphavet, vilket ofta benämns som AMOC (Atlantic Meridional Overturning Circulation).

Detta projekt ämnar studera dessa utbyten från ett s.k. Lagrangeskt perspektiv där man just tar hänsyn till varifrån en vattenmassa kommer och vart den är på väg. Detta står i kontrast till de mer traditionella studierna där man endast ser på förändringarna lokalt utan att varken veta vattnets ursprung eller destination (Eulerskt perspektiv). Den Lagrangeska metoden kräver dock en del beräkningar utifrån den data som antingen kommer ur våra cirkulationsmodeller som är en del av klimatmodellerna eller från satellitobservationer. Den Lagrangeska metoden består av att man räknar ut trajektorier för att just följa vattnet mellan olika områden i havet och sätter därför in oceancirkulationen i ett större perspektiv. Här kommer vi använda oss av beräkningar från en trajektoriemodell (TRACMASS) som Döös utvecklat genom åren.

TRACMASS har den stora fördelen att den kan följa hela vattenpaket och inte endast enskild a vattenpartiklar, vilket möjliggör beräkningar av mass-, värme- och salttransporter mellan olika geografiska områden. Denna metod har till stor del används med data från klimatmodeller och har visat stora skillnader beroende på modell och framförallt gridstorlek. Dessa brister i klimatmodellerna har lett till många observerade frågor som vi ämnar adressera i detta projekt genom att driva TRACMASS med satellitobservationer.

I en nyligen utförd studie visade vi att innan den varma salta Golfströmmen kan fortsätta norrut i Nordatlantiska strömmen som en del av “AMOC” så cirkulerar vattnet ner i djuphavet i en spiral i Nordatlantiska Gyren där vattnet successivt späds genom blandning med det kallare och sötare vattnet som kommer norrifrån. Denna nya och betydligt mer komplexa cirkulation än vad de Eulerska studierna visat behöver dock studeras betydligt mer utförligt då dessa spiralvarv ser olika ut beroende på modellupplösning och tog dubbelt så lång tid i den grövre klimatmodellen som klimatscenarierna är baserade på. Här kommer satellitobserverade datan av havsströmmarna användas för att räkna ut trajektorierna som möjliggör förståelsen hur vattnet omfördelar värme och saltet i havet.

Trajektoriemodellen TRACMASS kommer i projektet att anpassas till flera olika satellitdata som är både 2D och 3D. Vi kommer göra denna nya version av TRACMASS tillgänglig som öppen källkod för andra användare på dess hemsida och via GitHub.