title: Environmental Response to Recent Changes in the Extratropical Circulation
Creators: name: Langhamer, Lukas
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin
Year: 2024
Subjects: subject: Eisdynamik
subject: Angewandte Glazialogie
subject: Klimawandel
subject: Atmosphärischer Wasserkreislauf
subject: ice dynamics
subject: applied glacialogy
subject: climate change
subject: atmospheric water cycle
subject: 550 Geowissenschaften

description: Die komplexe und oft nichtlineare Kopplung zwischen Atmosphäre und Land stellt eine Herausforderung dar, Umweltveränderungen mit denen der außertropischen Zirkulation in Beziehung zu setzen. Das Verständnis dieser Prozesse ist unerlässlich, um vergangene Klimaveränderungen zu erklären und genaue Klimavorhersagen in den mittleren Breiten und den Polarregionen zu ermöglichen. Der atmosphärische Wasserkreislauf spielt dabei eine entscheidende Rolle, da er starken Rückkopplungsmechanismen mit allen Klimakomponenten der Erde unterliegt. In dieser Arbeit werden verschiedene klimaempfindliche Umweltsysteme untersucht, darunter Nordostgrönland, das Thianshan-Gebirge, die Halbinsel Krim und Südpatagonien, wobei der Schwerpunkt auf dem atmosphärischen Zweig des Wasserkreislaufs und seiner Wechselwirkung mit der Erdoberfläche liegt. Da Verdunstung und Niederschlag die Schlüsselelemente des atmosphärischen Wasserkreislaufs sind, bestand ein Forschungsziel darin, die Feuchtigkeitsaufnahme in den untersuchten Regionen mit Hilfe eines Lagrange-Ansatz auf Basis von Reanalysedaten für den Zeitraum 1979 - 2017 zu quantifizieren. Dabei wurde der Einfluss der vorherrschenden großräumigen Zirkulationsmuster auf die Feuchtigkeitsquellen und den Transport feuchter Luftmassen untersucht. Der Schwerpunkt lag dabei auf den jüngsten Veränderungen der atmosphärischen Zirkulation und deren Auswirkungen auf die Umwelt. Besondere Aufmerksamkeit galt der Eisdynamik der Gletscher Grey und Schiaparelli in Südpatagonien. Diese Analysen wurden auf Grundlage von in-situ-Messungen in Kombination mit Reanalyse- und Modelldaten durchgeführt. Die Feuchtigkeitszufuhr in den mittleren und polaren Breiten ist stark von der Westwindlage geprägt. Langfristige Trends stehen im Zusammenhang mit Veränderungen der großräumigen Zirkulation und der lokalen Feuchtigkeitsverfügbarkeit. Die Prozesse werden von der globalen Erwärmung der Meeres- und Landoberflächen, Änderungen der Bodenfeuchte und dem Verlust des arktischen Meereises beeinflusst. Ein Bezug der atmosphärischen Einflüsse auf eisdynamische Prozesse konnte hergestellt werden. Die Forschungsarbeit liefert Einblicke in die Zusammenhänge zwischen Klimawandel, großräumiger atmosphärischer Zirkulation und deren Einfluss auf die Gletscher. Durch die Untersuchung dieser komplexen Wechselwirkungen tragen die Ergebnisse zu einem erweiterten Verständnis der Auswirkungen auf sensible Umweltsysteme in einer sich verändernden Welt bei.
description: The complex and often non-linear coupling between the atmosphere and land makes it challenging to link changes in the environment with changes in the extratropical circulation. Understanding these processes is essential to explain past climate changes and to facilitate accurate climate predictions in the mid-latitudes and polar regions. Here, the atmospheric water cycle plays a crucial role that is subject to strong feedback mechanisms with all of the Earth's climate components. This thesis reports a study of diverse climate-sensitive environmental regions, including northeast Greenland, the Thianshan Mountains, the Crimean Peninsula, and South Patagonia, with a particular focus on the atmospheric branch of the water cycle and its interaction with the Earth's surface. Given that evaporation and precipitation are key components of the atmospheric water cycle, a major objective was to quantify the moisture uptake areas of the study regions using a Lagrangian perspective based on reanalysis data for the period 1979 - 2017. The study identified the influence of the prevailing large-scale circulation patterns on moisture sources and the transport of moist air masses. The emphasis was on recent changes in atmospheric circulation and their consequences for the environment. Particular attention has been given to the ice dynamics of the Grey and Schiaparelli Glaciers in South Patagonia. These analyses were carried out using in-situ records combined with reanalysis and model data. The findings illustrate the intricate links between climate change and large-scale atmospheric circulation and its impact on glaciers. By unraveling these complex interactions, the study advances the understanding of the wider implications for environmental systems in a changing world.