Die Verteilung von Feuchte in der freien Troposphäre im Modellensemble

Die Wasserdampfverteilung in der freien Troposphäre hat einen starken Einfluss auf die von der Erde in den Weltraum abgegebene Wärmestrahlung und spielt eine wichtige Rolle für das sogenannte Wasserdampf-Feedback, das die Reaktion des Klimasystems auf Antriebe wie eine Erhöhung der Konzentration von Treibhausgasen verstärkt. Allerdings wird die Wasserdampfverteilung von konventionellen Klimamodellen bisher unzureichend abgebildet.  

Mit sogenannten konvektions-auflösenden Modellen kommt gerade eine neue Generation globaler Atmosphärenmodelle auf. Diese sind in der Lage hohe Konvektion explizit aufzulösen und kommen daher ohne Konvektionsparametrisierung aus. Dadurch wird ein wichtiger Unsicherheitsfaktor für die Feuchteverteilung eliminiert, allerdings bleiben andere relevante Prozesse wie mikrophysikalische Prozesse und turbulenter Transport weiterhin parameterisiert. Es ist deshalb bisher nicht klar, wie groß die Unsicherheit in der Feuchteverteilung in konvektions-auflösenden Modellen noch ist. 

In meinem Prjoket versuche ich diese Unsicherheit basierend auf einem ersten Modellvergleichsprojekt DYnamics of the Atmospheric general circulation Modeled On Nonhydrostatic Domains (DYAMOND) zu quantifizieren. DYAMOND vergleicht Simulationen von neun verschiedenen konvektions-auflösenden Modellen über eine Länge von 40 Tagen. Alle Modelle haben eine horizontale Gitterweite von 5 km oder weniger, verwenden jedoch unterschiedliche numerische Gitter sowie unterschiedliche Parametrisierungen von Prozessen wie Wolkenmikrophysik und flacher Konvektion.

Fragen, die ich beantworten möchte, sind: Wie stark unterscheiden sich konvektions-auflösende Modelle in der Feuchteverteilung in der oberen Troposphäre? Welche physikalischen Prozesse sind für diese Unterschiede verantwortlich? Wie stark wirken sich die Feuchteunterschiede auf die von der Erde abgegebene langwellige Strahlung aus?