Stratosphärischer Antrieb und Klima

Große Vulkanausbrüche sind eine der größten Unsicherheiten in Bezug auf die Entwicklung des Klimasystems. Zusammen mit der schwankenden Sonnenaktivität und astronomischen Schwankungen sind starke Vulkanausbrüche ein bedeutender Faktor der natürlichen Klimavariabilität. Fundierte Kenntnisse über die Auswirkungen von Vulkanausbrüchen sind daher für das Verständnis sowohl der vergangenen als auch der möglichen künftigen Klimaentwicklung unerlässlich. Das übergreifende Ziel der Arbeitsgruppe Stratosphärenantrieb und Klima ist es, das derzeitige wissenschaftliche Verständnis des stratosphärischen Antriebs und seiner Rolle für das vergangene, gegenwärtige und zukünftige Klima zu verbessern. Der Themenschwerpunkt liegt auf stratosphärischen Aerosolen (Vulkane, stratosphärische Aerosolintervention (SAI)), berücksichtigen aber auch andere Faktoren, wie solare und orbitale Antriebe.

Unsere Forschungsfragen:

  • Wie hängen stratosphärische Schwefelemissionen und der globale Strahlugsantrieb zusammen und welche Prozesse bestimmen dies?
  • Wie hängt der Antrieb mit der Reaktion des Klimas zusammen?
  • Wie maskiert die natürliche Variabilität die vulkanischen Signale in verschiedenen Zeiträumen?

Unser Ansatz:

  • Wir verwenden globale stratosphärische Aerosolmodelle, hochauflösende konvektionsaufgelöste Atmosphärenmodelle und Erdsystemmodelle, um einerseits die Entwicklung von der stratosphärischen Schwefelemission zum stratosphärischen Aerosolantrieb und andererseits die Auswirkungen des stratosphärischen Aerosolantriebs auf das Klima getrennt zu untersuchen.
  • Nutzung von Synergien durch  Vergleiche der modellierten räumlichen und zeitlichen Entwicklung der Vulkanwolke nach den jüngsten Eruptionen mit  Satelliten- und In-situ-Beobachtungen 
  • Erforschung neuer Methoden (z. B. datengesteuerte Verfahren) zur Ermittlung von Signalen, die zur Kalibrierung oder Einschränkung einfacher konzeptioneller oder impulsbezogener Modelle und zur Interpretation von Proxyrekonstruktionen aus Eisbohrkernen oder Baumringen verwendet werden können
  • Teilnahme an internationalen Aktivitäten wie Modellvergleichsprojekten (ISA-MIP, VolMIP, GeoMIP).

Starke Vulkanausbrüche, die schwefelreiche Gase in die Stratosphäre einbringen, bilden stratosphärisches Sulfataerosol. Die Auswirkungen des stratosphärischen Aerosols auf das Klima der Erde sind allgemein bekannt: Es verändert die atmosphärische Strahlungsbilanz, was zu einer Abkühlung der Oberfläche und einer Erwärmung der Stratosphäre führt. Diese beiden Effekte führen zu Veränderungen in der atmosphärischen und ozeanischen Zirkulation und verändern den Wasser- und Kohlenstoffkreislauf (Abbildung 1). Daraus ergibt sich ein kompliziertes Bild globaler und regionaler Auswirkungen auf unterschiedlichen Zeitskalen. Einerseits hängen die Klimaauswirkungen von Vulkanausbrüchen von den Eruptionscharakteristika selbst ab: Emissionsstärke und -höhe, Eruptionsbreiten und Jahreszeit. Andererseits hängen sie von den anfänglichen Hintergrundbedingungen ab, d. h. den Treibhausgaskonzentrationen und den internen Modi des Klimasystems wie der Phase der El-Niño-Südlichen Oszillation (ENSO) - einem wiederkehrenden Klimamuster, bei dem sich die Wassertemperatur im zentralen und östlichen tropischen Pazifik ändert - oder der Quasi-Biennial-Oszillation (QBO). Die QBO ist eine Oszillation des äquatorialen zonalen Windes zwischen Ost- und Westwinden in der tropischen Stratosphäre, die etwa alle zwei Jahre auftritt.

Unsere Forschungsthemen

Änderung des Strahlungsantriebs durch Vulkaneruptionen

Der vulkanische Strahlungsantrieb hängt von der Aerosolgrößenverteilung ab. Der simulierte Strahlungsantrieb von großen Vulkanausbrüchen unterscheidet sich stark zwischen verschiedenen Modellen. Um die Gründe für diese Diskrepanzen zwischen den globalen Aerosolmodellen besser zu verstehen, haben wir das SSiRC International Stratospheric Aerosol Model Intercomparison Project (ISA-MIP) initiiert. Die ISA-MIP-Experimente wurden konzipiert, um die Schlüsselprozesse zu untersuchen, die die Bildung und zeitliche Entwicklung des stratosphärischen Aerosols in verschiedenen Zeiträumen der Beobachtungsaufzeichnungen beeinflussen.

Für eine gegebene vulkanische Schwefeldioxid (SO2)-Emission bestimmt das Modellgitter in Kombination mit den vorgeschriebenen Emissionsszenarien die stratosphärische SO2-Konzentration und anschließend die anfängliche Entwicklung der vulkanischen Wolke. Wir untersuchen ob eine realistischere Darstellung der konvektiven Vulkanwolke auf globaler Ebene erforderlich ist, um den Strahlungsantrieb durch Aerosole besser zu ermitteln, indem wir Simulationen mit hoher räumlicher Auflösung durchführen. Diese ermöglichen die mesoskalige Entwicklung und Dynamik von Vulkanwolken mit den großräumigeren Zirkulationssystemen zu verknüpfen, die für die Ausbreitung der Wolke verantwortlich sind.

Hydrologischer Zyklus

Ein Hauptaugenmerk unserer Gruppe liegt in den kommenden Jahren auf dem Einfluss von Vulkanen auf das tropische Wasserklima, was für die jüngste Generation von Klimamodellen immer noch eine Herausforderung darstellt. Wir interessieren uns insbesondere für die regionalen tropischen Niederschlagsreaktionen und die Rückkopplung von Wasserdampf. Ein in den letzten Jahren stark diskutiertes Thema ist der vulkanische Einfluss auf die tropische Klimavariabilität, insbesondere die El Niño Southern Oscillation (ENSO) und die Niederschläge des asiatischen Monsuns sowie die kombinierte Wirkung beider. Aufgrund neuer Entwicklungen bei den Modellierungsmöglichkeiten und datengesteuerten Methoden (künstliche Intelligenz/Maschinenlernen) einerseits und aufgrund der Fülle der Ergebnisse des Coupled Model Intercomparison Project (CMIP6) und großer Ensemblesimulationen andererseits erwarten wir eine Verbesserung des derzeitigen Verständnisses der vulkanischen Auswirkungen auf das tropische Hydroklima.

Der Wasserdampf in der unteren Stratosphäre hat einen besonders starken Einfluss auf die Strahlungsbilanz des Erdsystems. Wir wollen daher verstehen, wie der stratosphärische Aerosolantrieb den stratosphärischen Wasserdampf beeinflusst und wie sich dies auf den Strahlungsantrieb auswirkt. Mit Hilfe von  hochauflösenden Modellen untersuchen wir nicht nur die Veränderungen des stratosphärischen Wasserdampfs aufgrund von Veränderungen in der großräumigen Zirkulation, sondern auch für mögliche Veränderungen in der tiefen Konvektion (Abbildung 3), die sich auf die thermisch angetriebene turbulente Vermischung bezieht, die Luftpakete von der unteren in die obere Atmosphäre bewegt.

Variabilität in Vergangenheit und Zukunft

Ein zentraler Forschungsschwerpunkt unserer Gruppe ist es, nachweisbare vulkanische Signale zu identifizieren. Dies ist vor allem dann interessant, wenn es darum geht, vulkanisch bedingte Klimaänderungen zu nutzen, um das Verhalten des Klimasystems einzuschränken. Hier führen wir Standardanalysen durch und nutzen dabei die große Menge an vorhandenen CMIP6/PMIP4-Simulationen und großen ESM-Ensemblesimulationen. Wir interessieren uns für vergangene Perioden, in denen der vulkanische Einfluss auf das Klima am stärksten ist, wie in der Mitte des 6. oder im frühen 19. Jahrhundert (Abbildung 4), oder in denen sich das Klima in einer Übergangsphase befindet, wie in der Bölling-Alleröd/Jüngeren Dryas-Periode. Auch in einem zukünftigen wärmeren Klima werden natürliche Einflüsse wie ein Vulkanausbruch das Klima beeinflussen. Wir konzentrieren uns auf die Frage, ob die gleichen Prozesse relevant sind und die gleichen Auswirkungen haben wie im gegenwärtigen Klima.

Stratosphärische Aerosol-Intervention (SAI)

Eine rasche und erhebliche Reduzierung der Treibhausgase ist erforderlich um den globalen Temperaturanstieg auf höchstens 2 °C über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen. Es ist nach wie vor unklar, ob dieses Ziel erreicht werden könnte. Auch weitere Technologien, z.B. die Entfernung und dauerhafte Speicherung von CO2 aus der Atmosphäre, stehen bisher nicht zur Verfügung. Daher nutzen wir bestehende Klimamodelle zur Erforschung weiterer "Climate Engineering"- oder "Geoengineering"-Methoden, die als absichtliche Manipulation des Klimas in großem Maßstab definiert werden.

Eine dieser Methoden wird als stratosphärische Aerosolintervention (SAI) bezeichnet. SAI folgt dem Vorbild eines grossen Vulkanausbruchs indem künstlich SO2 in der Stratosphäre, in etwa 20 km Höhe, emittiert wird. SO2 wird oxidiert und bildet kleine Sulfatpartikel, welche Sonnenlicht streuen. Folglich erreicht weniger Sonnenlicht die Erdoberfläche - ein kühlender Effekt. Gleichzeitig absorbiert Sulfat langwellige Strahlung, wodurch sich die künstliche Sulfatschicht in der Stratosphäre aufheizt. Wir versuchen, die Auswirkungen dieser künstlichen Sulfatschicht besser zu verstehen, indem wir den Lebenszyklus von Sulfat mit globalen Aerosolmodellen simulieren. Dabei konzentrieren wir uns auf mikrophysikalische Prozesse, den Transport der Aerosole und auf die Auswirkungen der aerosolinduzierten Erwärmung auf die stratosphärische Dynamik. Diese Faktoren bestimmen die Effizienz des Strahlungsantriebs pro injizierter Masse, welche in verschiedenen Modellen recht unterschiedlich ist (Abbildung 5). Die Effizienz des Strahlungsantriebs ist ein Maß für die durch SAI erreichbare Abkühlung.

Weitere Informationen

Weitere Links

Gruppenmitglieder und Publikationen

Name
Email
Position
Telefon
Raum
Wissenschaftler*in
B 418
Gruppenleiter*in
B 407
  • Andreasen, L., Cornér, J., Abbott, P., Sinclair, V., Riede, F. & Timmreck, C. (2024). Changes in Northern Hemisphere extra-tropical cyclone frequency following volcanic eruptions. Environmental research: climate, 3: 025002. doi:10.1088/2752-5295/ad2c0e [publisher-version]
  • Günther, M., Schmidt, H., Timmreck, C. & Toohey, M. (2024). Why does stratospheric aerosol forcing strongly cool the warm pool? Under open review.. EGUsphere, . doi:10.5194/egusphere-2024-429 [Preprint] [pre-print]
  • Kroll, C., Fueglistaler, S., Schmidt, H., Dauhut, T. & Timmreck, C. (2024). The impact of stratospheric aerosol heating on the frozen hydrometeor transport pathways in the tropical tropopause layer. Environmental Research Letters, 19: 044039. doi:10.1088/1748-9326/ad33d0 [supplementary-material][publisher-version]
  • Schmidt, H., Rast, S., Bao, J., Fang, S.-W., Jiménez de la Cuesta Otero, D., Keil, P., Kluft, L., Kroll, C., Lang, T., Niemeier, U., Schneidereit , A., Williams , A. & Stevens, B. (2024). Effects of vertical grid spacing on the climate simulated in the ICON-Sapphire global storm-resolving model. Geoscientific Model Development, 17, 1563-1584. doi:10.5194/egusphere-2023-1575 [supplementary-material][publisher-version]
  • Timmreck, C., Olonscheck, D., Ballinger, A., D’Agostino, R., Fang, S.-W., Schurer, A. & Hegerl, G. (2024). Linearity of the climate response to increasingly strong tropical volcanic eruptions in a large ensemble framework. Journal of Climate, 37, 2455-2470. doi:10.1175/JCLI-D-23-0408.1 [supplementary-material]
  • Bruckert, J., Hoshyaripour, G., Hirsch, L., Horvath, A., Kahn, R., Kölling, T., Muser, L., Timmreck, C., Vogel, H., Wallis, S. & Vogel, B. (2023). Dispersion and aging of volcanic aerosols after the La Soufriere eruption in April 2021. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 128: e2022JD037694. doi:10.1029/2022JD037694 [publisher-version]
  • Chen, Y., Ji, D., Zhang, Q., Moore, J., Boucher, O., Jones, A., Lurton, T., Mills, M., Niemeier, U., Séférian, R. & Tilmes, S. (2023). Northern-high-latitude permafrost and terrestrial carbon response to two solar geoengineering scenarios. Earth System Dynamics, 14, 55-79. doi:10.5194/esd-14-55-2023 [publisher-version]
  • Fang, S.-W., Sigl, M., Toohey, M., Jungclaus, J., Zanchettin, D. & Timmreck, C. (2023). The role of small to moderate volcanic eruptions in the early 19th century climate. Geophysical Research Letters, 50: e2023GL105307. doi:10.1029/2023GL105307 [publisher-version]
  • Freychet, N., Schurer, A., Ballinger, A., Suarez-Gutierrez, L. & Timmreck, C. (2023). Assessing the impact of very large volcanic eruptions on the risk of extreme climate events. Environmental Research: Climate, 2: 035015 . doi:10.1088/2752-5295/acee9f [publisher-version]
  • Hohenegger, C., Korn, P., Linardakis, L., Redler, R., Schnur, R., Adamidis, P., Bao, J., Bastin, S., Behravesh, M., Bergemann, M., Biercamp, J., Bockelmann, H., Brokopf, R., Brüggemann, N., Casaroli, L., Chegini, F., Datseris, G., Esch, M., George, G., Giorgetta, M., Gutjahr, O., Haak, H., Hanke, M., Ilyina, T., Jahns, T., Jungclaus, J., Kern, M., Klocke, D., Kluft, L., Kölling, T., Kornblueh, L., Kosukhin, S., Kroll, C., Lee, J., Mauritsen, T., Mehlmann, C., Mieslinger, T., Naumann, A., Paccini, L., Peinado, A., Praturi, D., Putrasahan, D., Rast, S., Riddick, T., Roeber, N., Schmidt, H., Schulzweida, U., Schütte, F., Segura, H., Shevchenko, R., Singh, V., Specht, M., Stephan, C., von Storch, J., Vogel, R., Wengel, C., Winkler, M., Ziemen, F., Marotzke, J. & Stevens, B. (2023). ICON-Sapphire: simulating the components of the Earth System and their interactions at kilometer and subkilometer scales. Geoscientific Model Development, 16, 779-811. doi:10.5194/gmd-16-779-2023 [publisher-version]
  • Kroll, C. (2023). The volcanic impact on moisture fluxes into the stratosphere. Phd Thesis, Hamburg: Universität Hamburg. Berichte zur Erdsystemforschung, 262. doi:10.17617/2.3489355 [publisher-version]
  • Kroll, C., Fueglistaler, S., Schmidt, H., Kornblueh, L. & Timmreck, C. (2023). The sensitivity of moisture flux partitioning in the cold-point tropopause to external forcing. Geophysical Research Letters, 50: e2022GL102262. doi:10.1029/2022GL102262 [supplementary-material][publisher-version]
  • Niemeier, U. (2023). Eine künstliche stratosphärische Schwefelschicht: Der einfache Ausweg aus dem Klimaproblem?. In Lozán, J., Grassl, H., Breckle, S.-W., Kasang, D. & Quante, M. (Eds.), Warnsignal Klima: Hilft Technik gegen die Erderwärmung? (pp.243-249). Hamburg: Wissenschaftliche Auswertungen. [publisher-version]
  • Niemeier, U., Wallis, S., Timmreck, C., van Pham, T. & von Savigny, C. (2023). How the Hunga Tonga - Hunga Ha'apai water vapor cloud impacts its transport through the stratosphere: dynamical and radiative effects. Geophysical Research Letters, 50: e2023GL106482. doi:10.1029/2023GL106482 [publisher-version]
  • Quaglia, I., Timmreck, C., Niemeier, U., Visioni, D., Pitari, G., Brodowsky, C., Brühl, C., Dhomse, S., Franke, H., Laakso, A., Mann, G., Rozanov, E. & Sukhodolov, T. (2023). Interactive stratospheric aerosol models' response to different amounts and altitudes of SO2 injection during the 1991 Pinatubo eruption. Atmospheric Chemistry and Physics, 23, 921-948. doi:10.5194/acp-23-921-2023 [publisher-version][supplementary-material]
  • Timmreck, C. (2023). Abkühlung durch starke vulkanische Eruptionen und ihre Nebeneffekte. In Lozán, J., Grassl, H., Breckle, S.-W., Kasang, D. & Quante, M. (Eds.), Warnsignal Klima: Hilft Technik gegen die Erderwärmung? (pp.237-242). Hamburg: Wissenschaftliche Auswertungen. [publisher-version]
  • van Dijk, E., Gundersen, I., de Bode, A., Høeg, H., Loftsgarden, K., Iversen, F., Timmreck, C., Jungclaus, J. & Krüger, K. (2023). Climatic and societal impacts in Scandinavia following the 536 and 540 CE volcanic double event. Climate of the Past, 19, 357-398. doi:10.5194/cp-19-357-2023 [publisher-version]
  • Villamayor, J., Khodri, M., Fang, S.-W., Jungclaus, J., Timmreck, C. & Zanchettin, D. (2023). Sahel droughts induced by large volcanic eruptions over the last millennium in PMIP4/Past1000 simulations. Geophysical Research Letters, 50: e2022GL101478. doi:10.1029/2022GL101478 [publisher-version]
  • Visioni, D., Kravitz, B., Robock, A., Tilmes, S., Haywood, J., Boucher, O., Lawrence, M., Irvine, P., Niemeier, U., Xia, L., Chiodo, G., Lennard, C., Watanabe, S., Moore, J. & Muri, H. (2023). Opinion: The scientific and community-building roles of the Geoengineering Model Intercomparison Project (GeoMIP)-past, present, and future. Atmospheric Chemistry and Physics, 23, 5149-5176. doi:10.5194/acp-23-5149-2023 [publisher-version]
  • Wrana, F., Niemeier, U., Thomason, L., Wallis, S. & von Savigny, C. (2023). Stratospheric aerosol size reduction after volcanic eruptions. Atmospheric Chemistry and Physics, 23, 9725-9743. doi:10.5194/acp-23-9725-2023 [publisher-version]
  • Zanchettin, D., Fang, S.-W., Khodri, M., Omrani, N.-E., Rubinetti, S., Rubino, A., Timmreck, C. & Jungclaus, J. (2023). Thermohaline patterns of intrinsic Atlantic multidecadal variability in MPI-ESM-LR. Climate Dynamics, available online.. doi:10.1007/s00382-023-06679-w
  • D'Agostino, R. & Timmreck, C. (2022). Sensitivity of regional monsoons to idealised equatorial volcanic eruption of different sulfur emission strengths. Environmental Research Letters, 17: 054001. doi:10.1088/1748-9326/ac62af [publisher-version]
  • Fang, S.-W., Timmreck, C., Jungclaus, J., Krüger , K. & Schmidt, H. (2022). On the additivity of climate responses to the volcanic and solar forcing in the early 19th century.. Earth System Dynamics, 13, 1535-1555. doi:10.5194/esd-13-1535-2022 [pre-print][supplementary-material][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]
  • Haywood, J., Tilmes, S., Jones, A., Keutsch, F., Laakso, A., Niemeier, U., Schmidt, A., Visioni, D. & Yu, P. (2022). Stratospheric aerosol injection and its potential effect on the stratospheric ozone layer. In World Meteorological Organisation (WMO) (Eds.), Scientific Assessment of ozone depletion: 2022 (pp.325-383). Genf: World Meteorological Organization.
  • Jones, A., Haywood, J., Scaife, A., Boucher, O., Henry, M., Kravitz, B., Lurton, T., Nabat, P., Niemeier, U., Seferian, R., Tilmes, S. & Visioni, D. (2022). The impact of stratospheric aerosol intervention on the North Atlantic and Quasi-Biennial Oscillations in the Geoengineering Model Intercomparison Project (GeoMIP) G6sulfur experiment. Atmospheric Chemistry and Physics, 22, 2999-3016. doi:10.5194/acp-22-2999-2022 [publisher-version]
  • Laakso, A., Niemeier, U., Visioni, D., Tilmes, S. & Kokkola, H. (2022). Dependency of the impacts of geoengineering on the stratospheric sulfur injection strategy - Part 1: Intercomparison of modal and sectional aerosol modules. Atmospheric Chemistry and Physics, 22, 93-118. doi:10.5194/acp-22-93-2022 [publisher-version][supplementary-material]
  • Marshall, L., Maters, E., Schmidt, A., Timmreck, C., Robock, A. & Toohey, M. (2022). Volcanic effects on climate: recent advances and future avenues. Bulletin of Volcanology, 84: 54. doi:10.1007/s00445-022-01559-3 [publisher-version]
  • Tilmes, S., Visioni, D., Jones, A., Haywood, J., Seferian, R., Nabat, P., Boucher, O., Bednarz, E. & Niemeier, U. (2022). Stratospheric ozone response to sulfate aerosol and solar dimming climate interventions based on the G6 Geoengineering Model Intercomparison Project (GeoMIP) simulations. Atmospheric Chemistry and Physics, 22, 4557-4579. doi:10.5194/acp-22-4557-2022 [publisher-version]
  • van Dijk, E., Jungclaus, J., Lorenz, S., Timmreck, C. & Krueger, K. (2022). Was there a volcanic-induced long-lasting cooling over the Northern Hemisphere in the mid-6th-7th century?. Climate of the Past, 18, 1601-1623. doi:10.5194/cp-18-1601-2022 [publisher-version]
  • Weisenstein, D., Visioni, D., Franke, H., Niemeier, U., Vattioni, S., Chiodo, G., Peter, T. & Keith, D. (2022). An interactive stratospheric aerosol model intercomparison of solar geoengineering by stratospheric injection of SO2 or accumulation-mode sulfuric acid aerosols. Atmospheric Chemistry and Physics, 22, 2955-2973. doi:10.5194/acp-22-2955-2022 [publisher-version]
  • Zanchettin, D., Timmreck, C., Khodri, M., Schmidt, A., Toohey, M., Abe, M., Bekki, S., Cole, J., Fang, S.-W., Feng, W., Hegerl, G., Johnson, B., Lebas, N., Legrande, A., Mann, G., Marshall, L., Rieger, L., Robock, A., Rubinetti, S., Tsigaridis, K. & Weierbach, H. (2022). Effects of forcing differences and initial conditions on inter-model agreement in the VolMIP volc-pinatubo-full experiment. Geoscientific Model Development, 15, 2265-2292. doi:10.5194/gmd-15-2265-2022 [publisher-version]
  • Abbott, P., Niemeier, U., Timmreck, C., Riede, F., McConnell, J., Severi, M., Fischer, H., Svensson, A., Toohey, M., Reinig, F. & Sigl, M. (2021). Volcanic climate forcing preceding the inception of the Younger Dryas: Implications for tracing the Laacher See eruption. Quaternary Science Reviews, 274: 107260. doi:10.1016/j.quascirev.2021.107260 [publisher-version]
  • Azoulay, A., Schmidt, H. & Timmreck, C. (2021). The Arctic polar vortex response to volcanic forcing of different strengths. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 126: e2020JD034450. doi:10.1029/2020JD034450 [supplementary-material][publisher-version]
  • Brenna, H., Kutterolf, S., Mills, M., Niemeier, U., Timmreck, C. & Krüger, K. (2021). Decadal disruption of the QBO by tropical volcanic supereruptions. Geophysical Research Letters, 48: e2020GL089687. doi:10.1029/2020GL089687 [publisher-version]
  • Clyne, M., Lamarque, J.-F., Mills, M., Khodri, M., Ball, W., Bekki, S., Dhomse, S., Lebas, N., Mann, G., Marshall, L., Niemeier, U., Poulain, V., Robock, A., Rozanov, E., Schmidt, A., Stenke, A., Sukhodolov, T., Timmreck, C., Toohey, M., Tummon, F., Zanchettin, D., Zhu, Y. & Toon, O. (2021). Model physics and chemistry causing intermodel disagreement within the VolMIP-Tambora Interactive Stratospheric Aerosol ensemble. Atmospheric Chemistry and Physics, 31, 3317-3343. doi:10.5194/acp-21-3317-2021 [publisher-version][supplementary-material]
  • Fang, S.-W., Khodri, M., Timmreck, C., Zanchettin, D. & Jungclaus, J. (2021). Disentangling internal and external contributions to Atlantic multidecadal variabilityover the past millennium. Geophysical Research Letters, 48: e2021GL095990. doi:10.1029/2021GL095990 [publisher-version]
  • Franke, H., Niemeier, U. & Visioni, D. (2021). Differences in the QBO response to stratospheric aerosol modification depending on injection strategy and species. Atmospheric Chemistry and Physics, 21, 8615-8635. doi:10.5194/acp-21-8615-2021 [supplementary-material][publisher-version][supplementary-material]
  • Jones, C., Hickman, J., Rumbold, S., Walton, J., Lamboll, R., Skeie, R., Fiedler, S., Forster, P., Rogelj, J., Abe, M., Botzet, M., Calvin, K., Cassou, C., Cole, J., Davini, P., Deushi, M., Dix, M., Fyfe, J., Gillett, N., Ilyina, T., Kawamiya, M., Kelley, M., Kharin, S., Koshiro, T., Li, H., Mackallah, C., Müller, W., Nabat, P., van Noije, T., Nolan, P., Ohgaito, R., Olivié, D., Oshima, N., Parodi, J., Reerink, T., Ren, L., Romanou, A., Séférian, R., Tang, Y., Timmreck, C., Tjiputra, J., Tourigny, E., Tsigaridis, K., Wang, H., Wu, M., Wyser, K., Yang, S., Yang, Y. & Ziehn, T. (2021). The climate response to emissions reductions due to COVID-19: Initial results from CovidMIP. Geophysical Research Letters, 48: e2020GL091883. doi:10.1029/2020GL091883 [publisher-version]
  • Kravitz, B., MacMartin, D., Visioni, D., Boucher, O., Cole, J., Haywood, J., Jones, A., Lurton, T., Nabat, P., Niemeier, U., Robock, A., Séférian, R. & Tilmes, S. (2021). Comparing different generations of idealized solar geoengineering simulations in the Geoengineering Model Intercomparison Project (GeoMIP). Atmospheric Chemistry and Physics, 21, 4231-4247. doi:10.5194/acp-21-4231-2021 [publisher-version]
  • Kroll , C., Dacie, S., Azoulay, A., Schmidt, H. & Timmreck, C. (2021). The impact of volcanic eruptions of different magnitude on stratospheric water vapour in the tropics. Atmospheric Chemistry and Physics, 21, 6565-6591. doi:10.5194/acp-21-6565-2021 [supplementary-material][publisher-version]
  • Malinina, E., Rozanov, A., Niemeier, U., Peglow, S., Arosio, C., Wrana, F., Timmreck, C., von Savigny, C. & Burrows, J. (2021). Changes in stratospheric aerosol extinction coefficient after the 2018 Ambae eruption as seen by OMPS-LP and ECHAM5-HAM. Atmospheric Chemistry and Physics, 21, 14871-14891. doi:10.5194/acp-21-14871-2021 [publisher-version][supplementary-material]
  • Niemeier, U., Riede, F. & Timmreck, C. (2021). Simulation of ash clouds after a Laacher See-type eruption. Climate of the Past, 17, 633-652. doi:10.5194/cp-17-633-2021 [publisher-version][supplementary-material]
  • Timmreck, C., Toohey, M., Zanchettin, D., Brönnimann, S., Lundstadt, E. & Wilson, R. (2021). The unidentified eruption of 1809: a climatic cold case. Climate of the Past, 17, 1455-1482. doi:10.5194/cp-17-1455-2021 [supplementary-material][publisher-version][supplementary-material]
  • Visioni, D., Macmartin, D., Kravitz, B., Boucher, O., Jones, A., Lurton, T., Martine, M., Mills, M., Nabat, P., Niemeier, U., Séférian, R. & Tilmes, S. (2021). Identifying the sources of uncertainty in climate model simulations of solar radiation modification with the G6sulfur and G6solar Geoengineering Model Intercomparison Project (GeoMIP) simulations. Atmospheric Chemistry and Physics, 21, 10039-10063. doi:10.5194/acp-21-10039-2021 [publisher-version][supplementary-material]
  • Fiedler, S., Crueger, T., D'Agostino, R., Peters, K., Becker, T., Leutwyler, D., Paccini, L., Burdanowitz, J., Buehler, S., Uribe, A., Dauhut, T., Dommenget, D., Fraedrich, K., Jungandreas, L., Maher, N., Naumann, A., Rugenstein, M., Sakradzija, M., Schmidt, H., Sielmann, F., Stephan, C., Timmreck, C., Zhu , X. & Stevens, B. (2020). Simulated tropical precipitation assessed across three major phases of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP). Monthly Weather Review, 148, 3653-3680. doi:10.1175/MWR-D-19-0404.1 [publisher-version][supplementary-material]
  • Hermanson, L., Bilbao, R., Dunstone, N., Ménégoz, M., Ortega, P., Pohlmann, H., Robson, J., Smith, D., Strand, G., Timmreck, C., Yeager, S. & Danabasoglu, G. (2020). Robust multiyear climate impacts of volcanic eruptions in decadal prediction systems. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 125: e2019JD031739. doi:10.1029/2019JD031739 [publisher-version]
  • Niemeier, U., Richter, J. & Tilmes, S. (2020). Differing responses of the quasi-biennial oscillation to artificial SO2 injections in two global models. Atmospheric Chemistry and Physics, 20, 8975-8987. doi:10.5194/acp-20-8975-2020 [publisher-version]
  • Riede, F., Hussain, S., Timmreck, C. & Svenning, J.-C. (2020). CLIOdynamic ARCHaeology: computational approaches to final Palaeolithic/Early Mesolithic archaeology and climate change. Antiquity, 94: e13. doi:10.15184/aqy.2020.85 [publisher-version]
  • Schröder, T. (2020). Riskante Kühlung. MaxPlanckForschung, 3/20, 70-77. [publisher-version]
  • von Savigny, C., Timmreck, C., Buehler, S., Burrows, J., Giorgetta, M., Hegerl, G., Horvath, A., Hoshyaripour, G., Hoose, C., Quaas, J., Malinina, E., Rozanov, A., Schmidt, H., Thomason, L., Toohey, M. & Vogel, B. (2020). The Research Unit VolImpact: Revisiting the volcanic impact on atmosphere and climate – preparations for the next big volcanic eruption. Meteorologische Zeitschrift, 3-18. doi:10.1127/metz/2019/0999 [publisher-version]
  • Niemeier, U., Timmreck, C. & Krüger , K. (2019). Revisiting the Agung 1963 volcanic forcing: Impact of one or two eruptions. Atmospheric Chemistry and Physics, 19, 10379-10390. doi:10.5194/acp-19-10379-2019 [publisher-version][supplementary-material]
  • Pfrommer, T., Goeschl, T., Proelss, A., Carrier, M., Lenhard, J., Martin, H., Niemeier, U. & Schmidt, H. (2019). Establishing causation in climate litigation: admissibility and reliability. Climatic Change, 152, 67-84. doi:10.1007/s10584-018-2362-4
  • Schurer, A., Hegerl, G., Luterbacher, J., Brönnimann, S., Cowan, T., Tett, S., Zanchettin, D. & Timmreck, C. (2019). Disentangling the causes of the 1816 European year without a summer. Environmental Research Letters, 14: 094019. doi:10.1088/1748-9326/ab3a10 [publisher-version][supplementary-material]
  • Toohey, M., Krüger, K., Schmidt, H., Timmreck, C., Sigl, M., Stoffel, M. & Wilson, R. (2019). Disproportionately strong climate forcing from extratropical explosive volcanic eruptions. Nature Geoscience, 12, 100-107. doi:10.1038/s41561-018-0286-2
  • Zanchettin, D., Timmreck, C., Toohey, M., Jungclaus, J., Bittner, M., Lorenz, S. & Rubino, A. (2019). Clarifying the relative role of forcing uncertainties and initial-condition unknowns in spreading the climate response to volcanic eruptions. Geophysical Research Letters, 46, 1602-1611. doi:10.1029/2018GL081018 [publisher-version]
  • Illing, S., Kadow, C., Pohlmann, H. & Timmreck, C. (2018). Assessing the impact of a future volcanic eruption on decadal predictions. Earth System Dynamics, 9, 701-715. doi:10.5194/esd-9-701-2018 [publisher-version][supplementary-material]
  • Kravitz, B., Rasch, P., Wang, H., Robock, A., Gabriel, C., Boucher, O., Cole, J., Haywood, J., Ji, D., Jones, A., Lenton, A., Moore, J., Muri, H., Niemeier, U., Phipps, S., Schmidt, H., Watanabe, S., Yang, S. & Yoon, J.-H. (2018). The climate effects of increasing ocean albedo: An idealized representation of solar geoengineering. Atmospheric Chemistry and Physics, 18, 13097-13113. doi:10.5194/acp-18-13097-2018 [publisher-version][supplementary-material]
  • Lühr, B. & Timmreck, C. (2018). Vulkane und Klima. In Lozán, J., Breckle, S.-W., Grassl, H., Kasang, D. & Weisse, R. (Eds.), Warnsignal Klima: Extremereignisse - wissenschaftliche Fakten (pp.250-254). Hamburg: Wissenschaftliche Auswertungen. [publisher-version]
  • Marshall, L., Schmidt, A., Toohey, M., Carslaw, K., Mann, G., Sigl, M., Khodri, M., Timmreck, C., Zanchettin, D., Ball, W., Bekki, S., Brooke, J., Dhomse, S., Johnson, C., Lamarque, J.-F., LeGrande, A., Mills, M., Niemeier, U., Poulain, V., Robock, A., Rozanov, E., Stenke, A., Sukhodolov, T., Tilmes, S., Tsigaridis, K. & Tummon, F. (2018). Multi-model comparison of the volcanic sulfate deposition from the 1815 eruption of Mt. Tambora. Atmospheric Chemistry and Physics, 18, 2307-2328. doi:10.5194/acp-2017-729 [publisher-version][supplementary-material]
  • Muri, H., Tjiputra, J., Otterå, O., Adakudlu, M., Lauvset, S., Grini, A., Schulz, M., Niemeier, U. & Kristjánsson, J. (2018). Climate response to aerosol geoengineering: a multimethod comparison. Journal of Climate, 31, 6319-6340. doi:10.1175/JCLI-D-17-0620.1 [publisher-version][publisher-version]
  • Niemeier, U. (2018). Climate-Engineering: ein Wundermittel gegen den Klimawandel ?. In Lozán, J., Breckle, S.-W., Grassl, H., Kasang, D. & Weisse, R. (Eds.), Warnsignal Klima: Extremereignisse - wissenschaftliche Fakten (pp.357-361). Hamburg: Wissenschaftliche Auswertungen. [publisher-version]
  • Sonntag, S., Ferrer-Gonzalez, M., Ilyina, T., Kracher, D., Nabel, J., Niemeier, U., Pongratz, J., Reick, C. & Schmidt, H. (2018). Quantifying and comparing effects of climate engineering methods in the earth system. Earth's Future, 6, 149-168. doi:10.1002/2017EF000620 [publisher-version]
  • Stjern, C., Muri, H., Ahlm, L., Boucher, O., Cole, J., Ji, D., Jones, A., Haywood, J., Kravitz, B., Lenton, A., Moore, J., Niemeier, U., Phipps, S., Schmidt, H., Watanabe, S. & Kristjánsson, J. (2018). Response to marine cloud brightening in a multi-model ensemble. Atmospheric Chemistry and Physics, 18, 621-634. doi:10.5194/acp-18-621-2018 [publisher-version][supplementary-material]
  • Timmreck, C., Mann, G., Aquila, V., Hommel , R., Lee, L., Schmidt, A., Brühl, C., Carn, S., Chin, M., Dhomse, S., Diehl, T., English, J., Mills, M., Neely, R., Sheng, J., Toohey , M. & Weisenstein, D. (2018). The Interactive Stratospheric Aerosol Model Intercomparison Project (ISA-MIP): Motivation and experimental design. Geoscientific Model Development, 11, 2581-2608. doi:10.5194/gmd-2017-308 [publisher-version][supplementary-material]
  • Timmreck, C. (2018). Climatic effects of large volcanic eruptions. Habilitation Thesis, Hamburg: Universität Hamburg. Berichte zur Erdsystemforschung, 204. doi:10.17617/2.2566000 [publisher-version]
  • Timmreck, C. (1997). Simulationen zur Bildung und Entwicklung von stratosphärischem Aerosol unter besonderer Berücksichtigung der Pinatuboepisode. Phd Thesis, Hamburg: University of Hamburg. Examensarbeit / Max-Planck-Institut für Meteorologie, 46. [publisher-version]

Kontakt

Dr. Claudia Timmreck

Gruppenleiterin
Tel.: +49 (0)40 41173-384
claudia.timmreck@we dont want spammpimet.mpg.de

Weitere Themen

Abteilung Klimaphysik

Unsere Forschung ist darauf fokussiert, zu verstehen wie das Klimasystem vom atmosphärischen Wassergehalt abhängt. Wir bemühen uns Fragen der Art zu beantworten wie Wolkenprozesse die planetare Albedo bestimmen ...

 

Mehr erfahren

Foto Vulkanausbruch Hunga Tonga-Hunga Ha'apai

Wie eine vulkanische Wasserdampfwolke ihren eigenen Transport durch die Stratosphäre beeinflusst

Dr. Ulrike Niemeier und ihre Koautor*innen simulierten mit dem Modell ICON erfolgreich den Transport einer Wasserdampfwolke durch die Stratosphäre.…

Foto: Vulkanausbruch

Klima-Rückkopplung auf stratosphärischen Aerosol-Antrieb: die Schlüsselrolle des Muster-Effekts

In einer kürzlich im Journal of Climate veröffentlichten Studie zeigen Moritz Günther, Hauke Schmidt, Claudia Timmreck (alle MPI-M) und Matthew Toohey…