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ENSO-Lexikon

ENSO-Lexikon

D

Deckschicht

Engl. ocean mixed layer (OML), der an der Schnittstelle von Atmosphäre und Ozean befindliche und hinsichtlich Temperatur und Salzgehalt gewöhnlich gut durchmischte Bereich des Ozeans. Entsprechend ist auch die Dichte in dieser je nach Region zwischen 50-100 m und mehr dicken Wassersäule sehr gleichmäßig. Winde, Wärmeflüsse an der Oberfläche oder salinitätserhöhende Prozesse wie Verdunstung oder Meereisbildung sorgen für die zur Homogenisierung nötigen Turbulenzen.

Die Untergrenze der ozeanischen Deckschicht (OD) wird durch einen deutlichen Gradienten markiert, an dem sich die Wassereigenschaften ändern. Oft ist es eine abrupte Temperaturänderung im Bereich der Thermokline. Manchmal ist es eine markante Änderung des Salzgehalts, Halokline genannt. Die Kombination von Temperatur- und Salzgehalt oder auch deren alleiniges Auftreten hat eine deutliche Dichteänderung zur Folge, deren Bereich als Pyknokline bezeichnet wird. Zusätzlich treten in diesen Bereichen auch scharfe Gradienten bezüglich des Vorkommens von Nährstoffen (Nutrikline) und von Sauerstoff auf.

Die OD vermittelt den Austausch von Masse, Impuls, Energie und Wärme zwischen Atmosphäre und Ozean und spielt aus diesem Grund eine zentrale Rolle für Klima und Wetter.

Wegen der großen Wärmespeicherkapazität von Wasser (2,5 m des oberen Ozeans hat die gleiche Wärmekapazität wie die gesamte Troposphäre) und weil die Ozeane über zwei Drittel der Erdoberfläche ausmachen, durchläuft der größte Teil der eingestrahlten Sonnenenergie die ozeanische Deckschicht. Ozeane sind Wärmespeicher, die im Sommerhalbjahr Wärme aufnehmen und sie im Winterhalbjahr wieder langsam abgeben. Damit erklären sich die dämpfende Wirkung des milden Meeresklimas sowie die zeitliche Verzögerung der Extremtemperaturen. Außerdem stellt die in der OD gespeicherte Wärme eine Wärmequelle dar, die weltweit zu Klimavariabilität, wie z.B. El Niño beiträgt.

Die OD spielt auch eine wichtige Rolle für die Nahrungskette im Meer. Die Primärproduktion von Phytoplankton ist das erste Glied in dieser Kette. Die Notwendigkeit einer Energiequelle zur Erzeugung von Biomasse beschränkt die Primärproduktion auf die oberen Zehner von Metern, wo die Sonneneinstrahlung stark genug ist, um über die Photosynthese bei der Kohlenstoffbindung zu helfen. Letztere ist ein biologischer Pfad, über den ein Teil des anthropogenen CO2 aus der Atmosphäre entfernt wird.

Über die OD findet der klimarelevante CO2-Austausch des Ozeans mit der Atmosphäre statt. Er wird hauptsächlich durch die Differenz im CO2-Partialdruck zwischen Ozean und Atmosphäre angetrieben. D.h. bei niedrigerem CO2-Druck der Atmosphäre gast der Ozean Kohlenstoff in die Atmosphäre aus, bei höherem CO2-Druck in der Atmosphäre wird Kohlendioxid im Oberflächenwasser des Ozeans gelöst. Der Austausch umfasst gegenwärtig über 90 Gt C pro Jahr, wobei durch die anthropogene Störung des atmosphärischen Kohlendioxidgehalts 2,2 Gt C mehr vom Ozean aufgenommen als abgegeben werden (bezogen auf die 1990er Jahre). Der Austausch ist regional sehr unterschiedlich. Es gibt Gebiete mit warmem oder aufsteigendem Wasser (vor allem in den Tropen), in denen von Natur aus der Ozean eine Quelle, und andere wie die Ozeane in höheren Breiten, in denen kaltes und salzreiches Wasser absinkt und der Ozean eine Senke ist.

Die für den Austausch zwischen Atmosphäre und Ozean entscheidenden Eigenschaften von Kohlendioxid sind seine leichte Löslichkeit und seine chemische Reaktivität im Wasser. Die Löslichkeit ist bestimmt durch Temperatur, Salzgehalt, Luftdruck, windabhängige Durchmischung u.a. Faktoren, wobei die Temperatur den größten Einfluss besitzt. Wasser mit höherer Temperatur kann weniger Kohlenstoff aufnehmen als Wasser mit geringerer Temperatur. Bei einer Temperaturerhöhung von 1 oC steigt der Partialdruck von CO2 in der ozeanischen Deckschicht über einen längeren Zeitraum (Jahrhunderte) um 7-10 ppm. Je nach Szenario kann bis zum Ende des Jahrhunderts durch diesen Effekt die Gesamtaufnahme von CO2 um 9 - 14 % geringer ausfallen.

mixed_layer_schematic

Schematische Darstellung der Prozesse an der Schnittstelle
von Ozean-Atmosphäre

Depiction of processes operating at the air-sea interface and in the upper ocean mixed layer. Many of these processes vary on time scales ranging from seconds to decades and remain poorly understood.

The capacity of the oceans to absorb and release heat and greenhouse gases modulates short- and long-term climatic variations. The oceans contain greater than 50 times more CO2 than the atmosphere. Thus, even small perturbations in the ocean carbon cycle can result in substantial changes in atmospheric concentrations of CO2, affecting global climate. Oceanic photosynthetic biomass amounts to <0.5% of the terrestrial biomass, but the uptake of organic carbon in marine ecosystems approaches 50% of the global total. The coastal ocean exerts a major influence on weather systems affecting the more than 50% of the human population that reside within coastal regions.
More than 90% of the world’s fish catch is harvested each year from coastal waters that support approximately 30% of marine primary production.

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Quelle: WHOI / OOI

 

Dendrochronologie

Von griech. dendron = Baum, chronos = Zeit, logos = Lehre; eine Datierungsmethode der Geowissenschaften, der Archäologie, der Kunstwissenschaft und der Dendroökologie, bei der die Jahresringe von Bäumen anhand ihrer unterschiedlichen Breite einer bestimmten, bekannten Wachstumszeit zugeordnet werden. Sie erlaubt die absolute stratigraphische Altersbestimmung von Ablagerungen, Bauwerken und Artefakten innerhalb der jüngsten Erdgeschichte. Die von dem Amerikaner A.E. Douglass (1867-1962) entwickelte und 1929 publizierte Methode fußt auf Auszählung und Vergleich der Jahresringe von fossilen und rezenten Bäumen. Sie nutzt verschiedene voraussetzende Prinzipien wie den Aktualismusansatz, um verläßliche Ergebnisse zu erhalten. Darunter versteht man, daß heute dieselben biologischen, chemischen und physikalischen Gestzmäßigkeiten gelten wie in der Vergangenheit.

Klimatische Schwankungen während der Lebenszeit des Baumes (Regenmenge, Temperatur etc.) spiegeln sich in Breite und Dichte der jeweiligen Jahres-Zuwachsringe wider. Jahresringe aus Jahren mit guten Wachstumsbedingungen sind breiter als solche aus Jahren mit schlechten Lebensbedingungen. Da für alle Bäume einer Art in einem bestimmten Gebiet die Lebensbedingungen annähernd gleich sind, weisen alle Bäume einer Art dieser Region etwa die gleiche charakteristische Abfolge von schmalen und breiten Jahresringen auf. Als Proxies sind sie daher - vorbehaltlich des Ausschlusses rein regionaler Störfaktoren - ein charakteristischer und vergleichbarer Parameter (Dendroklimatologie).

Die Anwendungsmöglichkeit der Dendrochronologie ist sehr stark abhängig von regionalen klimatischen Gegebenheiten. So lassen die ausgeprägten Jahreszeiten der gemäßigten und kühleren Klimate vielfach ausgezeichnete Ergebnisse zu. Für Mitteleuropa gelang über die Analyse von Mooreichen die Erstellung einer Dendrochronologie der letzten 10.000 Jahre. Das homogenere Klima der tropisch-subtropischen Regionen verhindert dagegen weitgehend die Ausbildung charakteristischer Schwankungen im Bau der Jahresringe, zumindest in unteren Höhenlagen, wohingegen größere Höhen brauchbare Proben liefern.

Für die Probenahme werden zunächst aus lebenden Bäumen Bohrkerne gewonnen, weitergehend aus verbautem (Gebäude, Brücken, Brunnen usw.) und fossilem (z.B. aus Mooren geborgenem) Holz. Aus der Mittelung vieler Proben (Standorteinflüsse!) und mit Korrektur des Alterstrends entstehen durch „Cross Dating“ die Dendro-Zeitreihen, die Rekonstruktion eines 'endlosen Baumes' aus der Gegenwart zurück in die Vergangenheit.

Probenahme mit einem Handbohrer

dendro_probenahme

Bohrkern, fixiert auf einem Holzträger

dendro_probe

Markus Kochbeck, Leiter des Baumringlabors am Geographischen Institut der Universität Mainz, führt vor, wie eine Holzprobe aus einem Baum entnommen wird. Dazu setzt er einen Kernbohrer auf einen Baumstamm auf. Der sieht aus wie ein Rohr und wird per Hand gedreht. Eine Lanze dient dazu, den Bohrkern hinterher aus dem Rohr zu holen. Der Bohrkern sieht aus wie ein geringelter Bleistift und ist etwa einen halben Zentimeter dick. Jeder Ring markiert ein Lebensjahr des Baumes. Als nächstes leimt Kochbeck den Bohrkern auf einen Holzträger und glättet ihn dann mit einem Spezialhobel: Alle Jahrringe werden deutlich sichtbar.
Als nächstes kommt der Bohrkern unter ein Stereomikroskop, das an einen sogenannten X-Tisch gekoppelt ist. Der Tisch ist mit einer Elektronik versehen, und über die Bewegung des Tisches wird der Jahresring vermessen. Auf diese Weise erzeugt der Wissenschaftler eine Kurve: Auf der X-Achse sind die Jahre aufgelistet und auf der Y-Achse die Baumringweiten in Millimetern.

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Quelle: DW

Im Bereich der Geowissenschaften findet die Dendrochronologie Anwendung bei der Datierung holozäner Sedimente von Seen, Flüssen, Mooren oder Bergrutschen. Wesentlich bedeutender ist allerdings der Nutzen für die Archäologie im Rahmen der Altersbestimmung historischer und prähistorischer Gebäude und Geländefunde.

Die Dendrochronologie geht in der Naturwissenschaft weit über die Funktion eines reinen Instruments zur Altersbestimmung von Holz hinaus. So können für die Neuzeit auch anhand der Verknüpfung von Klimadaten mit den Jahrringchronologien Klima-Wachstums-Korrelationen hergeleitet werden, welche die Reaktion der Bäume auf Umwelteinflüsse in Einjahres-Auflösung dokumentieren. Ein Aufgabenfeld dieser Ausrichtung der Dendrochronologie besteht darin, Prognosen für das Wachstum von Bäumen und somit für das Ökosystem Wald bei sich verändernden Klimabedingungen zu liefern. Da das individuelle Wachstum von Bäumen aber neben den Klimaeinflüssen von vielen anderen Faktoren wie zum Beispiel Alterstrend, anthropogenen Einflüssen, Konkurrenz, Autokorrelation, Rauschen oder anderem abhängt, müssen diese so erst heraus gerechnet werden. Dafür bedient sich die Dendrochronologie eines umfangreichen Instrumentariums an mathematischen Methoden.

Die Dendrochronologie liefert auch Eichkurven für die Radiokarbonmethode, indem dendrochronologisch bestimmtes Holz radiokarbondatiert wird. Für die Zeit vor Beginn der wissenschaftlichen Wettermessungen (ab 1850), aus der kaum zuverlässige Daten zur Verfügung stehen, wird die Dendrochronologie selbst als indirektes Klimaarchiv herangezogen.

Eine Ergänzung zur Dendrochronologie ist die Dendroanalytik, welche die Identifizierung und Quantifizierung von Stoffen wie zum Beispiel Schwermetallen in den Jahrringen ermöglicht.

Wissenschaftler des GFZ Potsdam ermittelten Sauerstoffisotope in Jahrringen als hervorragendes Archiv der Niederschlagsdynamik im tropischen Amazonasgebiet. Die präzise Bestimmung der Verhältnisse der stabilen Sauerstoff-Isotope (18O/16O) erweist sich als neuer Parameter für die Erfassung der Dynamik des Wasserkreislaufs in tropischen Regenwaldgebieten und kann damit die in tropischen Gebieten für hochwertige Rekonstruktionen der Klimaverhältnisse ungeeigneten klassischen Messgrößen, wie Jahrringbreite oder Holzdichte ersetzen.

Die Vorhersagemöglichkeit ob ENSO sich im Zusammenhang mit der globalen Erwärmung ändert, ist von großer Bedeutung für die menschliche Gesellschaft. ENSO besitzt eine beträchtliche natürliche Variabilität in Zeitskalen, die Jahrzehnte bis Jahrhunderte umfassen. Instrumentelle Wetteraufzeichnungen sind zu kurz, um beurteilen zu können, ob ENSO sich geändert hat, und bestehende Rekonstruktionen sind häufig ohne geeignete Aufzeichnungen aus den Tropen zusammengestellt.
Die Einbeziehung von Proxy-Daten aus den Tropen erlaubt es Wissenschaftlern, eine beispiellose Genauigkeit zu erzielen. Diese wird gestützt durch hohe Korrelationen mit Daten von Korallen aus dem äquatorialen Pazifik und passenden globalen Telekonnektionen, die im Einklang stehen mit einer separat durchgeführten Temperaturrekonstruktion für die nördliche Hemisphäre.

Eine in Nature Climate Change (July 2013) veröffentlichte Studie untersucht die ENSO-Muster der zurückliegenden Dekaden und die einer jahrhundertelangen Zeitreihe und ihre Auswirkungen auf Jahresringe von Bäumen. Der Leitautor Jinbao Li untersuchte eine sieben Jahrhunderte lange ENSO-Rekonstruktion, die auf der Untersuchung von 2.222 Baumringchronologien basiert. Die entsprechenden Proben stammen aus den Mittelbreiten und aus den Tropen beider Hemisphären. Die Proben tropischer Herkunft wurden überwiegend in größeren Höhen gewonnen, da dort die Jahrringgrenzen deutlicher ausgeprägt sind als im Tiefland mit homogenerem Temperaturgang. In El Niño-Jahren wachsen in bestimmten Gebieten breitere Baumringe als in El Niño-freien Jahren, in denen dann die Ringbreite schmaler ist.
Die Proxydaten dieser Untersuchung zeigen, dass ENSO im späten 20. Jh. ungewöhnlich aktiv war, wenn man die Daten der 700 Jahre betrachtet. Dies legt die Annahme nahe, dass das ENSO-Phänomen auf die ablaufende Klimaerwärmung reagiert. from places as far apart as Indonesia, New Zealand and South America. In places where there is a lot of rain, the tree-rings grow wider in El Niño years, but narrower in places that dry up.

treering

Study looks at El Niño and Tree-rings

Eine 2013 veröffentlichte Studie untersucht die ENSO-Muster der zurück-liegenden Dekaden und die einer jahrhundertelangen Zeitreihe und ihre Auswirkungen auf Jahresringe von Bäumen.

Der Leitautor Jinbao Li untersuchte eine sieben Jahrhunderte lange ENSO-Rekonstruktion, die auf der Untersuchung von 2.222 Baumringchronologien basiert. Die entsprechenden Proben stammen aus den Mittelbreiten und aus den Tropen beider Hemisphären.

In El Niño-Jahren wachsen in bestimmten Gebieten breitere Baumringe als in El Niño-freien Jahren. Die Proxydaten dieser Untersuchung zeigen, dass ENSO im späten 20. Jh. ungewöhnlich aktiv war, wenn man die Daten der 700 Jahre betrachtet. Dies legt die Annahme nahe, dass das ENSO-Phänomen auf die ablaufende Klimaerwärmung reagiert.

Quelle: RMetS

 

Dendroklimatologie

Aus der Dendrochronologie entwickelte Methodik, wonach sich aus dem jahreszeitlich gebundenen Wachstumsverhalten bestimmter Bäume der dabei wirksame Klimaeinfluss rekonstruieren lässt. Das jährliche Baumwachstum ist besonders in der Kampfzone, nahe der polaren Baumgrenze oder der vertikalen Baumgrenze im Gebirge, von der Temperatur der Sommermonate mitbeeinflusst. Niederschlagssensitiv werden Baumringe in Trockengebieten, wo das Baumwachstum durch den Niederschlag und die Bodenfeuchte begrenzt wird.

Ursprünglich wurden dazu die für jedes Jahr typischen und optisch bestimmbaren Ringbreiten (ring width, RW) verwendet. In neuerer Zeit wird darüber hinaus zwischen der Früh- und Spätholzbreite des jeweiligen Jahres sowie den radiodensitometrisch (mittels Röntgenstrahlung) ermittelten Holzdichten unterschieden, wobei in der frühen Phase der Vegetationsperiode (Frühjahr bis Frühsommer) das weniger dichte Frühholz und in der späteren Phase (Spätsommer bis Herbst) das dichtere Spätholz gebildet wird (maximum latewood density, MXD, als vergleichbare Eigenschaft).

Temperatursensitiver Baumringkalender für die Alpen, bis ins 8. Jh. zurückreichend

dendrochronologie_alpen

Durch die Sammlung und wechselseitige zeitliche Einreihung vieler einzelner, auch längst abgestorbener Holzstücke lässt sich ein immer länger zurückreichender Klimakalender einer bestimmten Region erstellen. Aus einigen Gegenden sind Dendroklimatologien von mehreren tausend Jahren erarbeitet worden.

Abbildung links: Aus Jahrringen rekonstruierte Sommer-Frühherbst-Temperatur (Juni bis September) in den Alpen 755–1850 (schwarz) und entsprechende hochalpine HISTALP-Messdaten 1851–2006 (rot). Dargestellt sind jährliche Abweichungen vom Mittel der Jahre 1901–2000 (dünne Linien) und deren geglättete Trends (dicke Linien).

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Quelle: ZAMG

Die größte Schwierigkeit in der Dendroklimatologie besteht in der Filterung des gewünschten Klimasignals. Andere Einflüsse wie die Bodenbeschaffenheit, Nährstoffversorgung, Abschattung durch schneller wachsende Bäume, lang andauernde Schneedecke oder Windbruch überlagern das rein temperatur- oder niederschlagsabhängige Wachstum. Außerdem wachsen Bäume in den ersten Jahren schneller als später. Daher wird versucht, sich auf Zonen zu konzentrieren, in denen entweder die Temperatur oder der Niederschlag das begrenzende Klimaelement und somit der dominante Klimafaktor ist.

Erst nach der Durchführung statistischer Methoden, wie der Herstellung einer soliden Beziehung zwischen Wachstum und Temperatur oder Niederschlag für jenen Zeitraum, in dem sich die Baumringdaten mit Klimamessdaten überschneiden (Kalibration), oder der Anpassung an das Alter der Wachstumsschicht (cambial age) liefern Baumringe verwertbare Hinweise auf vergangene Klimazustände. Besonders Merkmale der mittelfristigen Klimaentwicklung von Jahrzehnten und Jahrhunderten werden gut erfasst. Allerdings macht das Klimasignal selbst im Idealfall nur rund 60 % der in den Bäumen gemessenen Variationen aus. Außerdem sind die Ergebnisse jahreszeitlich hauptsächlich auf die Wachstumsperiode bezogen. Die Vorteile der jährlichen Auflösung und der absoluten Datierbarkeit machen die Dendroklimatologie jedoch zu einer der wichtigen Informationsquellen für das Klima der vorinstrumentellen Zeit.

Die Jahrringe der Bäume sind darüber hinaus auch Träger bestimmter Isotope bzw. radioaktiver Elemente, woraus sich ebenfalls Klimainformationen (auch Informationen z.B. über die solare Aktivität) herleiten lassen. Die maximale Reichweite dendroklimatologischer Rekonstruktionen liegt derzeit bei rund 10.000 Jahren und umfasst somit das gesamte Holozän.

Denguefieber

Syn. Dandyfieber, Siebentagefieber; durch Stechmücken der Gattung Aëdes aegypti von Mensch zu Mensch übertragene Infektionskrankheit der Tropen und Subtropen. Erreger ist das Denguevirus; Kennzeichen sind, nach einer Inkubationszeit von 5 bis 8 Tagen, v.a. Fieber, Gelenk- und Muskelschmerzen, Schwellung der Lymphdrüsen sowie Hautausschlag. Jährlich werden etwa 10 Mio Menschen infiziert. Ein Impfstoff ist in der Entwicklung. Das Denguefieber kann durch lang anhaltende Regenfälle, welche die Entwicklung der Stechmücken fördern, begünstigt werden. Insofern begünstigen El Niño-Episoden mit ihren regional verstärkten Niederschlägen seine Verbreitung.

Diatomeen

Syn. Kieselalgen; seit dem Lias bekannte, ca. 30.000 Arten umfassende Gruppe von einzelligen, photosynthetischen Organismen, deren Zellwand aus amorphem oder opalartigem, fast glasähnlichem Quarz (SiO2) und geringen Mengen Cellulose besteht. Das stabilitätgebende SiO2 bildet komplexe Muster aus Vorsprüngen und Vertiefungen, die vielfach als Erkennungsmerkmal der einzelnen Diatomeenarten dienen. Im Cytoplasma befindet sich der grüne Farbstoff Chlorophyll, aber da auch das gelbe Xanthophyll und andere Pigmente vorhanden sind, sehen Kieselalgen gelblichbraun aus. Jede Diatomeenzelle besteht aus zwei Hälften, von denen eine Hälfte etwas größer als die andere ist, so dass sie wie Deckel und Boden einer Käseschachtel ineinander passen.

Diatomeen bilden häufig längliche oder verzweigte Kolonien. Sie leben sowohl in Süß- wie auch in Salzwasser. Wenn sie frei treibend in den oberen Schichten der Wassersäule vorkommen, sind sie Bestandteil des Planktons.
Im Meer kommen die staubkorngroßen Diatomeen massenhaft in den küstennahen Gewässern der Kontinentalschelfe vor sowie in den äquatorialen und polaren Auftriebsgebieten. Zusammen mit anderen Planktonarten bilden sie das erste Glied der Nahrungskette im Meer.

In Auftriebsgebieten hat man Leistungen der C14-Primärproduktion von mehr als 500 g Kohlenstoff pro Quadratmeter und Jahr gemessen. Als Mittelwert werden 225 g angegeben. In den Auftriebsgebieten beginnt die Entwicklung des Phytoplanktons in etwa 50 m Tiefe, wo die Lichtintensität gerade ausreicht für die Photosynthese. Die Menge der Diatomeen steigert sich im Laufe von etwa einem Monat in dem Maße, wie das nährstoffeiche Wasser mit den Algen in immer lichtreichere Zonen aufsteigt. An der Meeresoberfläche breiten sich die Flecken des Auftriebswassers in ablandiger Richtung weiter aus und lassen sich im Verlauf weitere Monate mehrere hundert Kilometer weit verfolgen, bis schließlich die Nährstoffe im Wasser erschöpft sind. Ist nicht ausreichend Zooplankton als nächste Stufe der Nahrungskette vorhanden, sinken große Mengen von Diatomeen ungefressen nach dem Absterben zum Meeresboden.

Über geologische Zeiträume hinweg hat die Photosynthese der Diatomeen zum Sauerstoffgehalt der Atmosphäre beigetragen, und ihre Schalen bilden Quarzsedimente am Ozeanboden. Dieser Diatomeenschlamm tritt meist in kühlerem Wasser bei 1.000 bis 4.000 m Meerestiefe auf und bedeckt ca. 8 % des Meeresbodens. Die Zusammensetzung verschiedener Diatomeen-Spezies in Ozeanbohrkernen korreliert oft mit den Meeresoberflächentemperaturen der geologischen Vergangenheit.
Auf dem Festland durch Diatomeen im Süßwasser gebildete Ablagerungen heißen Kieselgur oder Diatomeenerde.

Chaetoceros debilis Cleve, subgenus Hyalochaete

Diatome1

 

Planktoniella sol

Diatome2

Quelle: http://thalassa.gso.uri.edu/flora/

Weitere Informationen:

Dichte

Dichte ist einer der wichtigsten Parameter bei der Untersuchung der Meeresdynamik. Schon kleine horizontale Dichteunterschiede, beispielsweise durch unterschiedliche Oberflächenerwärmung hervorgerufen, können starke Strömungen verursachen.
Ozeanographen benutzen gewöhnlich das Symbol σt (der griechische Buchstabe Sigma mit einem tiefgestellten t) zur Bezeichnung von Dichte und sprechen es "Sigma-t" aus. Eine typische Meerwasserdichte ist σt = 25.

Dinoflagellaten

Griech.-lat., einzellige, planktisch lebende Flagellaten. Ihre  Zellhülle besteht häufig aus panzerartigen Celluloseplatten, in deren Längs- und Querfurchen zwei ungleiche Geißeln zur Fortbewegung schlagen. Die meisten Dinoflagellaten enthalten Chlorophyll und betreiben Photosynthese. Zusammen mit den Kieselalgen (Diatomeen) sind Dinoflagellaten als Primärproduzenten organischer Stoffe in ozeanischen Nahrungsketten von besonderer Bedeutung und bilden den Hauptteil des pflanzlichen Planktons. Da Dinoflagellaten wie andere komplex gebaute einzellige Organismen sowohl Merkmale von Pflanzen- als auch von Tierzellen besitzen, werden sie von Zoologen zu den Protozoen (Einzeller) und von Botanikern zu den Algen gezählt. 
Dinoflagellaten leben vorwiegend marin, und einige Arten können durch starke Massenvermehrungen zu einer roten Vegetationsfärbung (Wasserblüte) führen, die man auch als Red Tide bezeichnet. Manche Arten verursachen durch Biolumineszenz Meeresleuchten. Einige Arten der Gattung Gymnodinium und Gonyaulax scheiden giftige Substanzen aus, die als Nervengift wirken und dadurch vielfach ein umfangreiches Fisch- und Muschelsterben verursachen. Beim Verzehr von infizierten Fischen oder Muscheln sind diese Gifte unter Umständen auch für den Menschen tödlich.

Doldrums

Äquatorialer Kalmengürtel, der durch niedrigen Luftdruck, leichte umlaufende Winde, aufsteigende Luftbewegung und starke Niederschläge gekennzeichnet ist.

Doppler-Radar

Das so genannte Doppler-Radar wird häufig für Geschwindigkeitsmessungen von Objekten wie Fahrzeugen verwendet. Bei diesem System strahlt der Sender elektromagnetische Wellen auf einer festen Frequenz aus. Signale, die von sich relativ zur Antenne bewegenden Objekten reflektiert werden, besitzen aufgrund des Doppler-Effekts eine andere Frequenz. Das Verhältnis von Frequenzunterschied zu Sendefrequenz ist gleich dem Verhältnis von Zielobjektgeschwindigkeit zu Lichtgeschwindigkeit.

Stellt man einen Radarempfänger so ein, dass er Echos derselben Frequenz des Empfängers ignoriert und nur die Echos einer anderen Frequenz verstärkt, so zeigt er nur Objekte in Bewegung an. Mit Hilfe dieses Empfängers lassen sich z.B. die Geschwindigkeiten von Fahrzeugen registrieren. Anlagen und Radargeräte, die auf diesem Funktionsprinzip beruhen, setzt beispielsweise die Verkehrspolizei im Straßenverkehr ein.

Eine sehr hoch entwickelte Anwendung sind die sog. Windprofiler, mit denen ein vertikales Profil der Windbewegungen durch die Atmosphäre gelegt werden kann. Windprofiler sind sehr hoch gezüchtete Dopplerradare. Da die Atmosphäre immer turbulent ist, gibt es überall kleinste Variationen der Temperatur, der Feuchte, des Druckes, damit der Dichte und so auch des Brechungsindex.  Diese turbulenten Elemente bewegen sich mit der Luftmasse, also mit dem Wind. Wegen der Variation des Brechungsindex entstehen an den Turbulenzzellen Echos der vom Radar ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung, sog. "clear air echos". Diese sind extrem schwach, Windprofiler haben aber eine extrem hoch gezüchtete Datenverarbeitung, die es erlaubt, diese Echos auch dann noch auszuwerten, wenn sie 20 bB schwächer sind als das Rauschen! Wenn man dann die Doppler-Verschiebung in diesen Signalen bestimmt hat, kann die Radialgeschwindigkeit der Luft entlang des Radarstrahls bestimmt werden. Mit einer einfachen Geometrie - ein Strahl vertikal, je ein Strahl nach Westen und Süden leicht geneigt - kann so aus den gemessenen Radialgeschwindigkeiten der dreidimensionale Windvektor als Funktion der Höhe berechnet werden.

Downwelling

Englischer Begriff für ein Zirkulationsmuster, bei dem Oberflächenwasser vertikal in tiefere Schichten des Meerwassers verlagert wird. Es tritt dort auf, wo Winde Oberflächenwasser gegen eine Küste treiben oder gegen eine andere, gegenläufige Wassermasse.

Im Unterschied zu Auftriebsgebieten sind Regionen mit Abtrieb durch geringe biologische Produktivität gekennzeichnet, denn beim Absinken des Wassers wird die Schicht warmen, nährstoffarmen Wasser mächtiger. Gleichzeitig werden Wärme, gelöste Stoffe und Oberflächenwasser mit gelöstem Sauerstoff in größere Tiefen verfrachtet.

Profil des äquatorialen Pazifiks mit Skizzierung des Auf- und Abtriebs

downwelling

Auf der Südhalbkugel muss nach Ekman zum Auftreten von Downwelling ein südwärts gerichteter Wind vorhanden sein - dies ist an der Ostküste Australiens der Fall, wohingegen ein nordwärts gerichteter Wind für das Entstehen von Upwelling Voraussetzung ist, wie z.B. an der Westküste Südamerikas.

Drifter

s. Treibboje

Dürre

Klimatisch bedingte Trockenperiode mit sehr geringen Niederschlägen und hohen Temperaturen. Je größer das Wasserangebot vom Mindestbedarf der Vegetation abweicht, desto gravierender ist eine Dürre.

Landwirtschaftliche Dürren bezieht sich auf Feuchtigkeitsdefizite ungefähr im obersten Meter des Bodens (die Wurzelzone), der die Nutzpflanzen beeinflusst; meteorologische Dürren sind hauptsächlich anhaltende Niederschlagsdefizite; hydrologische Dürren beziehen sich auf unterdurchschnittlichen Abfluss, See- oder Grundwasserspiegel.

Eine Dürre wird zur Dürrekatastrophe, wenn durch die Degradation der Vegetation und den Wassermangel die Lebensgrundlagen der Menschen zerstört sind. Totale Ernteausfälle, Viehsterben, Hungertod und Massenmigration können die Folgen sein. Dürrekatastrophen sind auf eine Kombination klimatischer und anthropogener Faktoren zurückzuführen: Ökologisch nicht angepasste Landnutzung wie Überweidung, ackerbauliche Übernutzung und übermäßiger Holzeinschlag können im Falle einer Dürre zur Dürrekatastrophe führen. Eine Megadürre ist eine sich lange hinziehende und verbreitete Dürre, die viel länger als normal dauert, üblicherweise ein Jahrzehnt oder mehr.

Durchmischungsschicht, ozeanische

Als Eindeutschung des engl. Begriffs ocean mixed layer selten verwendeter Begriff für ozeanische Deckschicht, die je nach Region zwischen 50-100 m und mehr dick ist.