Henning Franke

In meiner Forschung untersuche ich, wie die stratosphärische Dynamik in der neuesten Generation von atmosphärischen Zirkulationsmodellen – sogenannten globalen sturmauflösenden Modellen – realistisch abgebildet werden kann. Dabei fokussiere ich mich insbesondere auf die sogenannte quasi-bienniale Oszillation (QBO) des zonalen Windes in der tropischen Stratosphäre, die durch sich abwechselnd abwärts wandernde West- und Ostwindjets gekennzeichnet ist.

Die stratosphärische Zirkulation im Allgemeinen und die QBO im Besonderen werden maßgeblich durch atmosphärische Wellen unterschiedlicher Größenordnung beeinflusst und angetrieben. Ein beträchtlicher Anteil dieser Wellen umfasst atmosphärische Schwerewellen, die sehr kurze horizontale Wellenlängen von teilweise nur wenig mehr als 10 km haben. Aus diesem Grund mussten die Effekte dieser Schwerewellen auf die QBO in herkömmlichen konventionellen Zirkulationsmodellen, die eine horizontale Auflösung von ungefähr 100 km haben, bisher mithilfe sogenannter Schwerewellenparametrisierungen empirisch berücksichtigt werden. Dies führte zu großen Unsicherheiten in der modellierten QBO, wodurch viele Fragestellungen in Hinblick auf die Rolle der QBO im globalen Klimasystem sowie möglicher Änderungen der QBO in einem sich erwärmenden Klima bisher nicht abschließend beantwortet werden konnten. 

Globale sturmauflösende Modelle bieten die Möglichkeit, die Unsicherheiten konventioneller Zirkulationsmodelle zu überwinden, indem sie eine wesentliche höhere Horizontal- und Vertikalauflösung haben und dadurch in der Lage sind, tiefe Konvektion und Schwerewellen explizit zu simulieren anstatt sie zu parametrisieren. Dementsprechend hat dieser Modellierungsansatz großes Potential, wichtige Forschungsfragen in Hinblick auf die QBO und die stratosphärische Zirkulation im Allgemeinen genauer beantworten zu können. Allerdings ist die Simulation der QBO in einem solchen sturmauflösenden Modell alles andere als trivial. Aus diesem Grund gehe ich der Frage nach, welche Faktoren für eine erfolgreiche Simulation der QBO in dem sturmauflösenden Modell ICON notwendig sind.

H. Franke, M. A. Giorgetta: Toward the direct simulation of the quasi-biennial oscillation in a global storm-resolving model, Journal of Advances in Modeling Earth Systems, https://doi.org/10.1029/2024MS004381, 2024.

H. Franke, P. Preusse, M. A. Giorgetta: Changes of tropical gravity waves and the quasi-biennial oscillation in storm-resolving simulations of idealized global warming, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, https://doi.org/10.1002/qj.4534, 2023.

I. Quaglia, C. Timmreck, U. Niemeier, D. Visioni, G. Pitari, C. Brühl, S. Dhomse, H. Franke, A. Laakso, G. Mann, E. Rozanov, T. Sukhodolov: Interactive Stratospheric Aerosol models' response to different amounts and altitudes of SO₂injections during the 1991 Pinatubo eruption, Atmos. Chem. Phys., https://doi.org/10.5194/acp-23-921-2023, 2023.

M. A. Giorgetta, W. Sawyer, X. Lapillonne, P. Adamidis, D. Alexeev, V. Clément, R. Dietlicher, J. F. Engels, M. Esch, H. Franke, C. Frauen, W. M. Hannah, B. R. Hillman, L. Kornblueh, P. Marti, M. R. Norman, R. Pincus, S. Rast, D. Reinert, R. Schnur, U. Schulzweida, and B. Stevens: The ICON-A model for direct QBO simulations on GPUs (version icon-cscs:baf28a514), Geoscientific Model Development, https://doi.org/10.5194/gmd-15-6985-2022, 2022.

D. K. Weisenstein, D. Visioni, H. Franke, U. Niemeier, S. Vattioni, G. Chiodo, T. Peter, and D. W. Keith: A Model Intercomparison of Stratospheric Solar Geoengineering by Accumulation-Mode Sulfate Aerosols, Atmos. Chem. Phys., https://doi.org/10.5194/acp-22-2955-2022, 2022.

H. Franke, U. Niemeier, D. Visioni: Differences in the quasi-biennial oscillation response to stratospheric aerosol modification depending on injection strategy and species, Atmos. Chem. Phys., https://doi.org/10.5194/acp-21-8615-2021, 2021.

Postdoc, Max-Planck-Institut für Meteorologie (seit 2024)

Ph.D. Erdsystemwissenschaften, Max-Planck-Institut für Meteorologie (2020 – 2024)
Doktorarbeit: The quasi-biennial oscillation in a warming climate
Betreuung: Dr. Marco Giorgetta, Dr. Ulrike Niemeier, Prof. Bjorn Stevens

M.Sc. Meteorologie, Universität Hamburg (2017 – 2020)
Masterarbeit: Stratospheric Injection of Sulfur - Injection of H₂SO₄ Compared to Injection of SO₂
Betreuung: Dr. Ulrike Niemeier,  Prof. Stefan Bühler
Auslandsaufenthalt: The University Centre in Svalbard (Longyearbyen, Norwegen), 2018

B.Sc. Meteorologie, Universität Hamburg (2014 – 2018)
Bachelorarbeit: Wolkenkorrelationen in tropischer Konvektion
Betreuung: Dr. Jan O. Härter, Prof. Stefan Bühler
Auslandsaufenthalt: University of Oklahoma (Norman, USA), 2016