Klimamodellierung für das Späte Miozän mit ECHAM4/ML. Die Effekte der Paläovegetation auf das Klima des Tortons

Abstract

In dieser Studie werden das Klima des Tortoniums (Spätes Miozän, 11 bis 7 Ma und insbesondere die Effekte der Paläovegetation auf das Klima mit dem komplexen atmosphärischen Zirkulationsmodell ECHAM4, welches an ein Mixed-Layer Ozeanmodell (ML) gekoppelt ist, untersucht. Frühere Tortonium-Simulationen berücksichtigen einen schwächeren paläoozeanischen Wärmetransport und eine angepaßte Paläoorographie, verwenden aber die rezente Vegetation (Steppuhn, 2002; Steppuhn et al., submitted; Steppuhn et al., in prep.). Für die vorliegende Tortonium-Simulation wird die Paläovegetation zusätzlich zu den bisher angepaßten Tortonium-Randbedingungen berücksichtigt. Eine auf Proxydaten basierende Rekonstruktion der Tortonium-Vegetation wird verwendet, um die Oberflächenparameter des Modells ECHAM4/ML anzupassen und damit eine Tortonium-Simulation durchzuführen. Dabei zeigt sich, daß die Paläovegetation signifikante Auswirkungen auf das Klima des Späten Miozäns hat. So wird durch die angepaßte Tortonium-Vegetation der meridionale Temperaturgradient im Vergleich zu heute reduziert. Der Vergleich mit Proxydaten belegt, daß eine adäquate Paläovegetation zu einer realistischeren Abbildung des Tortonium-Klimas im Modell ECHAM4/ML beiträgt. Mit den ECHAM4/ML-Modelldaten der Tortonium-Simulation wird des weiteren das Kohlenstoff-Kreislauf- und Vegetationsmodell CARAIB betrieben. Die von CARAIB simulierte Tortonium-Vegetation stimmt hinsichtlich der Grundmuster mit der Proxydaten-Rekonstruktion der Paläovegetation überein. Darüber hinaus zeigen Sensitivitätsexperimente mit CARAIB, daß Änderungen des atmosphärischen CO2-Gehalts für die Vegetation von größerer Bedeutung sind als die Unterschiede zwischen dem Tortonium- und dem heutigen Klima. Simulationen mit beiden Modellen, ECHAM4/ML und CARAIB, stimmen nicht vollständig mit Proxydaten überein, was letztlich zu der Schlußfolgerung führt, daß das Klima des Späten Miozäns noch immer nicht vollständig verstanden ist.

In this study, the climate of the Tortonian (Late Miocene, 11 to 7 Ma) and particularly the effects of the palaeovegetation on the climate are investigated using the complex atmospheric general circulation model ECHAM4 coupled to a mixed-layer ocean model (ML). Previous Tortonian simulations consider an adjusted palaeocean heat transport and an adapted palaeorography, but use the Recent vegetation (Steppuhn, 2002; Steppuhn et al., submitted; Steppuhn et al., in prep.). For the present Tortonian simulation, the palaeovegetation is considered in addition to the previously adapted Tortonian boundary conditions. A proxy-based reconstruction of the Tortonian vegetation is used to adapt the surface parameters in the ECHAM4/ML model and a Tortonian climate simulation is performed. According to this Tortonian run, the palaeovegetation has significant effects on the Late Miocene climate. Due to the adapted Tortonian vegetation, the meridional temperature gradient is reduced as compared to nowadays. The comparison with proxy data demonstrates, that an appropriate palaeovegetation contributes to a more realistic representation of the Tortonian climate in the model ECHAM4/ML. With model results of the Tortonian run with ECHAM4/ML, the carbon cycle and vegetation model CARAIB is run. In its main patterns, the simulated Tortonian vegetation of the CARAIB model agrees with the proxy-based reconstruction of the palaeovegetation. CARAIB sensitivity experiments demonstrate that variations in the atmospheric CO2 are rather more important for the vegetation than differences between the Tortonian and today’s climate. However, simulations with both models, ECHAM4/ML and CARAIB, are not completely in accordance with proxy data. Therefore, it can be concluded, that the Late Miocene climate is still not completely understood.