Verbesserte Darstellung von kleinskaliger Konvektion, tropischen Wolken und Niederschlag in Klimamodellen

Ambosswolke. Foto Traute Crueger ©2017

Ambosswolke. Foto Traute Crueger ©2017

In einer neuen Studie zeigen Dr. Karsten Peters und Dr. Traute Crueger, Wissenschaftler in der Abteilung “Atmosphäre im Erdsystem” am Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M), zusammen mit ihren Kollegen Prof. Christian Jakob und Dr. Benjamin Möbis von der Monash University in Australien, dass Klimamodelle das tropische Wetter auf Zeitskalen von Wochen entscheidend besser darstellen, wenn die Niederschläge auf deutlich kürzeren Zeitskalen, wie Tagen, realistisch dargestellt werden.

In der Atmosphäre wird beständig ein Gleichgewicht herbeigeführt zwischen dem Energieverlust durch Ausstrahlung in den Weltraum und der Energieerzeugung durch Konvektion, d.h.  die Freisetzung latenter Wärme durch Kondensation beim Aufsteigen von warmer Luft. Seit langem versuchen Forscher, eine genauere Beschreibung von kleinskaliger Konvektion und des daraus resultierenden Niederschlags in globalen Zirkulationsmodellen zu entwickeln.

In ihrer Studie zeigen die Autoren, dass durch die Verfolgung der zeitlichen Entwicklung der regionalen Ausdehnung der Konvektion, welche bestimmend für den vertikalen konvektiven Massenfluss ist, eine bessere Beschreibung speziell tropischer Niederschläge auf kurzen Zeitskalen erreicht wird. Dieser Ansatz führt aber nicht nur zu einer verbesserten Darstellung der täglichen Niederschläge, sondern unerwarteter Weise auch zu einer verbesserten Darstellung des Wettergeschehens auf Zeitskalen von Wochen und Monaten. Dieser Zusammenhang wurde damit zum ersten Mal bewiesen.  

Die neue Methode basiert auf einer Studie von Peters et al. (2013), in welcher ein stochastisches Modell (Stochastic Multicloud Model) an die beobachtete  Konvektion an zwei tropischen Standorten angepasst wurde. Die vorliegende Studie ist der Erfolg einer langen Zusammenarbeit zur Entwicklung von neuen Konvektionsschemata zwischen dem MPI-M, dem Australian Research Council’s Centre of Excellence for Climate System Science und dem Hans Ertel Zentrum für Wetterforschung des Deutschen Wetterdienstes.


Originalveröffentlichung:
Peters, K., T. Crueger, C. Jakob, and B. Möbis (2017), Improved MJO-simulation in ECHAM6.3 by coupling a Stochastic Multicloud Model to the convection scheme, J. Adv. Model. Earth Syst., 9, Opens external link in current windowdoi: 10.1002/2016MS000809.


Vorherige Studie:
Peters, K., C. Jakob, L. Davies, B. Khouider, and A. Majda, 2013: Stochastic Behavior of Tropical Convection in Observations and a Multicloud Model. J. Atmos. Sci., 70, 3556–3575, Opens external link in current windowdoi: 10.1175/JAS-D-13-031.1.

Kontakt:
Dr. Karsten Peters
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: 040 - 41173 - 424
E-Mail: Opens window for sending emailkarsten.peters(at)mpimet.mpg.de

Dr. Traute Crueger
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: 040 - 41173 - 105
E-Mail: Opens window for sending emailtraute.crueger(at)mpimet.mpg.de