Ein weiterer ICON-Meilenstein ist erreicht
In der Veröffentlichung „ICON-O: The Ocean Component of the ICON Earth System Model-Global Simulation Characteristics and Local Telescoping Capability“ im Journal of Advances in Modeling Earth Systems zeigen die Autor*innen zunächst, dass die ICON-O-Simulation in einer wirbelreichen nominellen horizontalen Auflösung von 10 km die Zirkulation gut vergleichbar mit Beobachtungen und mit anderen Ozeanmodellen ähnlicher Auflösung darstellt. Dies ist bemerkenswert, da es zeigt, dass Modelle auf gleichmäßigen Gittern wie ICONs Ikosaeder-Gitter in der Lage sind, die nicht-uniforme Ozeanzirkulation zu erfassen.
Anschließend erstellten die Autor*innen ein „Teleskop“, das in eine Fokusregion im Nordatlantik eine lokal höhere Auflösung aufweist. Dies geschieht, indem die Gitterpunkte eines gröber aufgelösten aber gleichmäßigen Gitters in Richtung einer Fokusregion verschoben werden. Die Auflösung in diesem Fokusgebiet wurde ähnlich gewählt wie bei dem einheitlichen, wirbelreichen Experiment. Es stellte sich heraus, dass im Nordatlantik die simulierte Zirkulation im ausgesuchten Gebiet über eine dekadische Zeitskala nahe an der Zirkulation der hochaufgelösten einheitlichen Konfiguration bleibt. Dieses Ergebnis zeigt, dass lokales „Zoomen“ eine praktikable experimentelle Option ist und demonstriert die Teleskopfähigkeit des globalen Ozeanmodells ICON-O. Diese Forschungslinie wird im „Submesoscale Telescope Experiment“ von Sapphire fortgesetzt (Hohenegger et al., 2022).
Eine ähnliche, aber andere Art eines „Teleskops“, bei dem die Anzahl der Freiheitsgrade lokal erhöht wird, um eine Verfeinerung entlang der globalen Küste zu implementieren, war Gegenstand der Veröffentlichung „Seamless Integration of the Coastal Ocean in Global Marine Carbon Cycle Modeling“ von Mathis et al. (2022), das das marine Biogeochemiemodell HAMOCC mit einschloss. Diese Arbeit wurde als „Editor’s Highlight“ in der Zeitschrift EOS ausgewählt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ICON-O in der Lage ist, die Ozeandynamik in einer einheitlichen Konfiguration zu simulieren, und dass es den grundsätzlichen Vorteil unstrukturierter Gittermodelle beinhaltet und große Flexibilität bei der Verfeinerung des Gitters zulässt. Das mögliche Zoomen in beliebige Regionen mit Hilfe der Teleskopkonfiguration eröffnet neue Forschungsmöglichkeiten.
Veröffentlichungen:
Korn, P., Brüggemann, N., Jungclaus, J., Lorenz, S., Gutjahr, O., Haak, H., Linardakis, L., Mehlmann, U., Mikolajewicz, U., Notz, D., Putrasahan, D., Singh, V., von Storch, J.-S., Zhu, X, Marotzke, J. (2022) ICON-O: The Ocean Component of the ICON Earth System Model—Global Simulation Characteristics and Local Telescoping Capability”. Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 14(10). doi.org/10.1029/2021MS002952.
Hohenegger, C. et al. (2022) ICON-Sapphire: simulating the components of the Earth system and their interactions at kilometer and subkilometer scales. Submitted, Geoscientific Model Development. doi.org/10.5194/gmd-2022-171.
Mathis, M., Logemann, K., Maerz, J., Lacroix, F., Hagemann, S., Chegini, F., Ramme, L., Ilyina, T., Korn, P., Schrum, C. (2022) Seamless integration of the coastal ocean in global marine carbon cycle modeling. Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 14(8). doi.org/10.1029/2021MS002789.
Kontakt:
Dr. Peter Korn
Max-Planck-Institut für Meteorologie
E-Mail: peter.korn@mpimet.mpg.de