Forschungsthemen

Mein Forschungsgebiet sind intrinsiche Klimaschwankungen und wie sie sich mit der globalen Erwärmung verändern.

Meine Forschung deckt vielfältige Themen ab, wie z.B.

  • die Entwicklung neuer statistischer Methoden zur Abschätzung der Änderungen interner Klimaschwankungen bei ansteigender CO2-Konzentration in der Atmosphäre,
  • die Quantifizierung von zukünftigen Änderungen intrinsischer Temperaturschwankungen,
  • die Quantifizierung der möglichen Ursachen für Schwankungen der arktischen Meereisfläche,
  • das Verständnis der Entwicklung von Meeresoberflächentemperaturen zur Eingrenzung von Unsicherheiten in der zukünftigen globalen Erwärmung,
  • die Zuweisung der ursachen-abhängigen Schwere von zukünftigen Extremereignissen bei globaler Erwärmung.

 

Ich ergänze meine Forschung mit Wissenschaftskommunikation durch Vorträge, kleine physikalische Experimente, und das Entwickeln eines Brettspieles.

 

Interne Klimaschwankungen und globale Erwärmung

 

Ich untersuche, wie sich interne Klimaschwankungen mit der globalen Erwärmung ändern. Um dies herauszufinden, habe ich eine neue Methode entwickelt, die die vorindustriellen internen Klimschwankungen mit derzeitigen oder zukünftigen internen Klimaschwankungen in Bezug setzt. Die Abschätzung der derzeitigen oder zukünftigen internen Klima- schwankungen leite ich von der möglichen Ensemble-Spannbreite eines einzelnen Klimamodells von mehreren Klimamodellen ab. Damit wende ich die Ergodenhypothese an. Die neue Methode erlaubt es, herauszufinden, ob und inwiefern sich die Spannbreite interner Schwankungen einer jeden Klimavariable in Zukunft ändern wird.

Referenz: Olonscheck & Notz (2017), Consistently Estimating Internal Climate Variability from Climate Model Simulations, Journal of Climate.

 

Ursachen arktischer Meereisschwankungen

Ich quantifiziere systematisch die möglichen Ursachen der Meereisvariabilität in der Arktis. Ich zeige, dass die internen Schwankungen der arktischen Meereisfläche hauptsächlich durch direkte atmösphärische Temperaturschwankungen verursacht sind, indem ich den Einfluss einzelner Ursachen innerhalb eines Erdsystemmodells trenne. Im Gegensatz zu dem weitverbreiteten Glauben, dass Rückkopplungen mit Eis-Albedo, Wolken und Wasserdampf, oder die Wirkung von Schwankungen im polwärtsgerichteten ozeanischen Wärmetransport entscheident sind, finde ich heraus, dass diese Prozesse nur von geringer Bedeutung für die Meereisvariabilität sind.

Referenz: Olonscheck et al. (2019), Arctic sea-ice variability is primarily driven by atmospheric temperature fluctuations, Nature Geoscience.

 

Übereinstimmung von beobachteten und simulierten Mustern von Meeresoberflächentemperaturen

 

Hier zeige ich, dass beobachtete und simulierte Trends in den Mustern von Meeresoberflächentemperaturen weltweit übereinstimmen, wenn interne Schwankungen im Klimasystem berücksichtigt werden. Einige Realisationen von großen Modelensembeln zeigen Trends in großskaligen Mustern der Meeresoberflächentemperaturen, die mit den beobachteten Muster übereinstimmen. Beobachtete regionale Trends, die wie im tropischen Pazifik am Rand der simulierten Spannbreite der internen Temperaturschwankungen liegen, sind schwer zu interpretieren: Die beobachteten Trends können einerseits ein zeitweise untypisches Verhalten der Erde widerspiegeln, andererseits aber auch durch systematische Fehler der Modelle verursacht sein, die durch große interne Schwankungen verdeckt sind.

Referenz: Olonscheck et al. (2020), Broad consistency between observed and simulated trends in sea surface temperature patterns, Geophysical Research Letters.

 

Extremereignisse und globale Erwärmung

 

Klimaextreme haben oft einen erheblichen Einfluss auf die menschliche Gesellschaft. Dennoch ist unklar, wie und warum sich Klimaextreme in Zukunft ändern werden. Mit Hilfe eines empirischen Schwellenwertes weise ich die zukünftige Wahrscheinlichkeit von Änderungen in täglichen Temperatur-, Wind- und Niederschlagsextremen der menschgemachten globalen Erwärmung, oder den damit verbundenen Änderungen in den internen Schwankungen zu. Ich zeige, dass diese unterschiedliche Ursache von zukünftigen Änderungen in Extremereignissen wichtig ist, weil ihre Ursache sowohl die Häufigkeit, als auch die Stärke von Extremereignissen bestimmt. Der Grund dafür ist, dass Extremereignisse durchschnittlich viel stärker sind, wenn sie durch eine Zunahme der internen Klimaschwankungen als durch eine reine Verschiebung des mittleren Klimas verursacht sind.

 

Wissenschaftskommunikation

 

 

Ich berichte von meiner Forschung, und unserem Wissen zum Polarklima und Klimaschwankungen mit Vorträgen in Schulen und mit kleinen physikalischen Experimenten bei öffentlichen Veranstaltungen wie der "Hamburger Nacht des Wissens". Gemeinsam mit Kollegen habe ich zudem das Strategie-Brettspiel "Cold Cooperation" entwickelt. Es macht die Herausforderung der internationalen Zusammenarbeit erlebbar, sowohl den wirtschaftlichen Interessen einzelner Länder als auch der Vermeidung der schlimmsten Folgen der globalen Erwärmung gerecht zu werden. Das Spiel kann frei heruntergeladen werden unter: owncloud.gwdg.de/index.php/s/n8tghGRSGg74Hn0