Großskalige gekoppelte Dynamik

Forschung

Wir untersuchen, wie die Wechselwirkungen der Atmosphäre mit Ozean und Land die allgemeine Zirkulation formen – die großskalige Luftströmung, die Klima- und Wetterphänomene weltweit antreibt.

Wir erforschen die gekoppelten Dynamiken, die zur Bildung von Mustern der Meeresoberflächentemperatur führen. Der sogenannte „Pattern Effect“ (Mustereffekt) ist ein Paradebeispiel für die enge Kopplung zwischen Atmosphäre und der darunterliegenden Oberfläche: Die ungleichmäßige Erwärmung der Meeresoberflächentemperaturen (das „Temperaturmuster“) löst Veränderungen in der atmosphärischen Zirkulation aus. Diese Zirkulationsänderungen bestimmen, wie die Atmosphäre Wärme umverteilt und das Strahlungsgleichgewicht der Erde reguliert – was wiederum auf die Ozeantemperaturen zurückwirkt.

In der Klimadynamik wird der Ozean oft als die dynamisch dominante Komponente betrachtet, während das Land „nur folgt“. Wir zeigen, dass das Land die großräumige Zirkulation aktiv mitgestalten kann – auf Weisen, die bisher vernachlässigt wurden. Damit hinterfragen wir etablierte Konzepte zu den Grundlagen der gekoppelten Klimadynamik.

Aufgrund ihrer unterschiedlichen typischen Zeitskalen können Land, Ozean und Atmosphäre komplexes und zeitabhängiges Verhalten erzeugen, wenn sie gekoppelt sind. Über langfristige Gleichgewichtszustände hinaus interessieren uns besonders die schnelleren Übergangsprozesse, die das Klima bestimmen, das die Menschheit in den kommenden Jahrzehnten erleben wird.

Aktuelle Forschungsthemen

  • Wie sind die Walker- und Hadley-Zirkulation gekoppelt?
  • Welche Änderungen der Walker-Zirkulation während ENSO lassen sich auf mittlere Erwärmung bzw. Musteränderungen zurückführen?
  • Wie beeinflusst die Existenz von Land die Walker-Zirkulation?
  • Wie gut erfassen Klimamodelle die Erwärmung über Land?
  • Wie reagiert die ITCZ transient auf den Klimawandel?
  • Wie variieren erzwungene ITCZ-Verschiebungen mit der Jahreszeit?
  • Welche physikalischen Mechanismen treiben die beobachtete Abkühlung im südöstlichen Pazifik an?
  • Wodurch unterscheidet sich die Klimareaktion auf langwellige gegenüber kurzwelligen Strahlungsstörungen?
  • Wie hoch ist die Klimasensitivität in globalen sturmauflösenden Modellen?
  • Wie beeinflusst die Unsicherheit in der Atmosphäre-Ozean-Kopplung und in Parametrisierungen die Unsicherheit der Auswirkungen von solarem Geoengineering?
  • Wie wirkt sich die Fernverbindung zwischen dem Südlichen Ozean und den Tropen auf die tropische Kohlenstoffaufnahme aus?

Wissenschaftliche Ausbildung

In unserer Gruppe werden in unregelmäßigen Abständen Masterthemen angeboten. Bewerbungen für eine Promotion direkt an die Gruppe sind nicht möglich, sondern finden über den jährlichen zentralen Aufnahmeprozess der IMPRS-ESM statt.

Gruppenmitglieder und Publikationen

 
Name
Email
Position
Telefon
Raum
Praktikant*in
Wissenschaftler*in
B 323
Praktikant*in
B 318
Wissenschaftler*in
B 305
  • de Vrese, P., Brovkin, V., Günther, M., Kang, S., Raddatz, T., Thiery, W. & Yao, Y. (2026). Global climate impact of land-surface change driven by radiative effects. Nature Communications, 17, 10454. doi:10.1038/s41467-026-77834-0 [publisher-version]
  • Moreno-Chamarro, E., Günther, M., Putrasahan, D., Zhang, J. & Kang, S. (2026). Three-stage response of the equatorial Pacific to CO₂ forcing controlled by shifting trade winds. npj Climate and Atmospheric Science, 9, 79. doi:10.1038/s41612-026-01391-y [publisher-version][supplementary-material]
  • Wills, R., Deser, C., McKinnon, K., Phillips, A., Po-Chedley, S., Sippel, S., Merrifield, A., Bône, C., Bonfils, C., Camps-Valls, G., Cropper, S., Connolly, C., Duan, S., Durand, H., Feigin, A., Fernandez, M., Gastineau, G., Gavrilov, A., Gordon, E., Günther, M., Höver, M., Kravtsov, S., Kuo, Y.-N., Lien, J., Madakumbura, G., Mankovich, N., Newman, M., Rader, J., Shi, J.-R., Shin, S.-I. & Varando, G. (2026). Forced Component Estimation Statistical Method Intercomparison Project (ForceSMIP). Journal of Climate, 39(8), 1927-1953. doi:10.1175/JCLI-D-25-0326.1
  • Günther, M., Kang, S. & Kaspi, Y. (2026). Heating the land cools the eastern and equatorial Pacific. Science Advances, 12(23), eaeb7004. doi:10.1126/sciadv.aeb7004
  • Günther, M., Kang, S. & Kaspi, Y. (2025). Heating the land cools the eastern and equatorial Pacific. ResearchSquare, . doi:10.21203/rs.3.rs-7189653/v1 [Preprint] [pre-print][supplementary-material]
  • Segura, H., Bayley, C., Fiévet, R., Glöckner, H., Günther, M., Kluft, L., Naumann, A., Ortega, S., Praturi, D., Rixen, M., Schmidt, H., Winkler, M., Hohenegger, C. & Stevens, B. (2025). A single tropical rainbelt in global storm-resolving models: the role of surface heat fluxes over the warm pool. Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 17(7): e2024MS004897. doi:10.1029/2024MS004897 [publisher-version][supplementary-material]
  • Hegde, R., Günther, M., Schmidt, H. & Kroll, C. (2025). Surface temperature dependence of stratospheric sulfate aerosol clear-sky forcing and feedback. Atmospheric Chemistry and Physics, 25(7), 3873-3887. doi:10.5194/acp-25-3873-2025 [research-data][publisher-version]
  • Andreasen, L., Shaw, T., Günther, M. & Timmreck, C. (2025). Independent Short- and Longwave Pathways for a Zonally Asymmetric Northern Hemisphere Temperature Response to Tropical Volcanic Eruptions. Geophysical Research Letters, 53(1). doi:10.1029/2025GL117680 [publisher-version][supplementary-material]
  • Günther, M., Kang, S. & Kaspi, Y. (2025). Positive forcing over land cools the Eastern Pacific Ocean. . EGU General Assembly 2025. Vienna, Austria. 2025-04-27 - 2025-05-01 doi:10.5194/egusphere-egu25-3714 [abstract]
  • Günther, M. (2024). Asymmetries between the climate responses to CO2 and stratospheric aerosol forcing. Phd Thesis, Berichte zur Erdsystemforschung, 287. [publisher-version]
  • Günther, M., Schmidt, H., Timmreck, C. & Toohey, M. (2024). Why does stratospheric aerosol forcing strongly cool the warm pool?. Atmospheric Chemistry and Physics Discussions, 24, 7203-7225. doi:10.5194/acp-24-7203-2024 [publisher-version]
  • Marquez, J., Bartsch, R., Günther, M., Hasan, S., Koren, O., Plotnik, M. & Bai, O. (2023). Supplementary motor area activity differs in Parkinson’s Disease with and without freezing of Gait. Parkinson's Disease, 2023: 5033835. doi:10.1155/2023/5033835 [publisher-version]
  • Günther, M., Schmidt, H., Timmreck, C. & Toohey, M. (2022). Climate feedback to stratospheric aerosol forcing: the key role of the pattern effect. Journal of Climate, 35, 4303-4317. doi:10.1175/JCLI-D-22-0306.1 [publisher-version]

Kontakt

Dr. Moritz Günther

Gruppenleiter
Tel.: +49 (0)40 41173-176
moritz.guenther@we dont want spammpimet.mpg.de

 

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Abteilung Klimadynamik

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