EERIE zielt darauf ab, eine Version des gekoppelten Modells ICON-ESM mit einer Auflösung von 10 km für die Atmosphäre und den Ozean zu entwickeln, um die Klimareaktion und Klimavariabilität in einem wirbelreichen Ozean zu untersuchen. Diese Größenordnung von einigen 10 Kilometern bis zu 100 Kilometern, auch Ozean-Mesoskala genannt, ist wichtig im Erdsystem. Denn einerseits beeinflussen die mesoskaligen Ozeanwirbel die Transporte von Wärme, Süßwasser, und Substanzen wie Kohlenstoff, insbesondere jene in den tieferen Ozean. Andererseits rufen die mesoskaligen Meeresfronten – langgezogene Übergangszonen im Meer, in der die horizontalen Temperaturgradienten besonders groß sind – eine verstärkte Wechselwirkung zwischen Atmosphäre und Ozean hervor. Sie haben somit Einfluss auf die atmosphärische Variabilität und Klimaextreme.
Eines der wissenschaftlichen Ziele des Projekts ist die Erforschung möglicher Mehrfachgleichgewichte und die Stabilität der Atlantischen Umwälzbewegung (AMOC), die in einem wirbelreichen gekoppelten Modell bisher noch nicht untersucht wurden. Konkret würden Mehrfachgleichgewichte zwei Gleichgewichtszustände der AMOC bedeuten, sozusagen „An“ oder „Aus“. Sollte die AMOC zum Erliegen („Aus“) kommen, hätte das gravierende Auswirkungen auf das Klima, insbesondere in Europa. Bisherige Modellstudien und Theorien, die solche Mehrfachgleichgewichtszustände für möglich halten, haben jedoch den Einfluss von Wirbeln nicht mit untersucht. EERIE soll das ändern und die Auswirkung der Wirbel sowohl auf die Existenz der Mehrfachgleichgewichtszustände der AMOC als auch auf die zeitlich veränderliche Reaktion (transienter Response) der AMOC auf die globale Erwärmung erforschen.
EERIE wird die gekoppelte Modellierung im km-Maßstab vorantreiben und unterstützt damit die aktuelle Institutsstrategie des MPI-M bezüglich der hochauflösenden Erdsystemmodellierung für globale und regionale Prognosen zum Klimawandel im Zusammenhang mit den Großprojekten nextGEMS und DestinE. Durch die Nutzung der neuesten Fortschritte in Wissenschaft und Technologie soll EERIE Klimaszenarien mit Simulationen sehr hoher räumlicher Auflösung über mehrere Hunderte von Jahren ermöglichen. Zu den Modellverbesserungen gehören neue dynamische Kerne, neue Klimakomponenten (insbesondere Meereis), skalengerechte Parametrisierung und der ergänzende Einsatz von maschinellem Lernen. Die technologische Herausforderung, die mit diesem Ziel verbunden ist, ist sehr hoch. Ein großer Erfolg wäre es, in EERIE eine Simulationsgeschwindigkeit bis zu 5 Jahren pro Tag zu erreichen (5 SYPDs). Dies soll auf effiziente Weise geschehen, mit einer Verringerung des Stromverbrauchs um 50 %, um die jetzt in Europa verfügbaren Pre-Exascale-Supercomputer nutzen zu können.
Die Gesamtförderung des Projekts umfasst knapp 10 Mio. Euro über 4 Jahre für 17 beteiligte Forschungseinrichtungen. Das MPI-M erhält 1 Mio. Euro für seine Forschung. Die Projektkoordination liegt beim Met Office, England.
Mehr Informationen
nextGEMS:
https://nextgems-h2020.eu/
Destination Earth (DestinE):
https://digital-strategy.ec.europa.eu/en/policies/destination-earth
Kontakt
Prof. Dr. Jin-Song von Storch
Max-Planck-Institut für Meteorologie
E-Mail: jin-song.von.storch@mpimet.mpg.de