Marius Winkler
| Abteilung | Klimaphysik IMPRS |
| Gruppe | IMPRS Doktorand*innen Climate Surface Interaction |
| Position | Doktorand*in |
| Telefon | +49 40 41173-207 |
| marius.winkler@mpimet.mpg.de | |
| Raum | B 430 |
Die dunkleren, blauen Farbtöne stellen die Entstehung der äquatorialen Kaltwasserzunge dar. Diese entsteht als Teil des Bjerknes Feedback Zyklus aufgrund von windgetriebenem Auftrieb am Äquator. Achtet auch auf die "Tropical Instability Waves", diese tentakelartigen und wichtigen Strukturen nördlich und südlich der Kaltwasserzunge.
Salut Ihr Lieben
Ich bin Marius und arbeite als Doktorand im Rahmen der IMPRS am Max-Planck-Institut für Meteorologie.
Eigentlich würde ich mich viel mehr als Atmosphärenphysiker bezeichnen aber Meteorolgie ist natürlich auch sehr interessant.
Meine Forschungsinteressen liegen auf den Dynamiken am Äquator. Besonders interessieren mich dabei als Kitesurfer und Segler die Oberflächenwinde und Prozesse innerhalb der atmosphärischen Grenzschicht über den Meeren.
Der Äquator ist im Jahresmittel eine der wärmsten Gegenden unserer Erde. Gleichzeitig gibt es windgetriebene Ströme im Ozean, die kalte Wassermassen an die Oberfläche transportieren und dort mit der warmen Atmosphäre interagieren. Wir erhalten also eine Region mit starken Temperaturgradienten, die eine perfekte Ausgangsituation für Druckgradienten und daraus resultierenden Winden darstellt. Spannend, nicht ?
An das Max-Planck-Institut in Hamburg bin ich auf Umwegen gekommen.
Die Natur, unsere Erde und das Universum haben mich immer schon interessiert. Deshalb habe ich angefangen Physik zu studieren, um zu erkennen was die Welt, im Innersten zusammenhält.
Die Physik ist großartig: mit einem Werkzeugkasten voller Mathematik schauen Physiker:innen hinaus in die Welt und versuchen zu verstehen und zu quantifizieren, was da passiert.
Das wollte ich machen. Das hat mich gereizt.
In Berlin habe ich mich im Rahmen meiner Bachelorarbeit komplexe Netzwerke, die nichtlinearen Dynamiken unterliegen, befasst. Diese komplexen Netzwerke sind nicht unbedingt immer mit bloßem Auge sichtbar, es gibt sie aber überall. Im menschlichen Gehirn zum Beispiel.
Während meiner Masterarbeit in Paris habe ich als Teil einer neurowissenschaftlichen Arbeitsgruppe Signalweiterleitung und Synchronisation von Neuronen im Gehirn betrachtet. Ein Fall von extremer, plötzlicher Synchronisation kann sich in Epilespie äußern, worunter viele Menschen leiden.
Ein nicht nur spannendes, sondern auch ein super wichtiges Thema.
Im Anschluss an meine Masterarbeit wollte ich in der Wissenschaft bleiben. Das war klar.
Aber ich wollte Prozesse verstehen, die ich mit bloßem Auge sehen konnte. Als gelernter Schuhmacher sind komplexe Prozesse für mich ästhetisch. Das Erdklima und unsere Atmosphäre sind gigantische komplexe Netzwerke. Dazu unterliegt das Erdklima vielen nichtlinearen Dynamiken und da wären wir wieder am Anfang meiner Karriere.
Ich freue mich auf viele weitere spannende Jahre auf dem Gebiet der Klimaforschung !
Folgt mir hier:
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PS: Wenn Ihr mich sprechen hören wollt, dann schaut Euch das Video auf der Webseite der IMPRS an. Für den Dreh habe ich unter anderem einige Kilometer auf dem Rad, morgens früh, direkt nach Sonnenaufgang auf menschenleeren Straßen in der Hamburger Speicherstadt zurücklegen müssen.
Hat aber Spaß gebracht !
Äquatoriale Oberflächenwinde über dem Ozean
Ich versuche im Rahmen meiner Doktorarbeit Oberflächenwinde über den äquatorialen Ozeanbecken zu verstehen. Die Gründe, warum Oberflächenwinde entstehen und exisitieren sind ebenso vielfältig wie komplex. Mit Hilfe einer Impulsanalyse schaue ich mir an, was die antreibenden Kräfte sind und bekomme auf diese Weise schon einmal einen Eindruck was die Zutaten für das "Windrezept" sind. Ich mache das nicht nur für einen bestimmten Ozean, sondern für alle äqutorialen Ozeanbecken, die von Grund auf unterschiedlichen Dynamiken unterliegen. Spannend ist daher, was die Impulsanalyse alles aufdecken kann. Wir lernen, dass die Druckgradientenkraft entscheidend ist für die Oberflächenwinde. Andere wichtige Treiber sind die Oberflächenreibung, die horizontale Advektion und der vertikale Impulstransport, die sich gegenseitig balancieren.
Am Äquator über den Meeren gibt es ein weiteres interessantes Phänomen, was durch die Ost-West Winde ausgelöst wird und "äquatorialer Auftrieb" genannt wird. Die Ursache für diesen äquatorialen Auftrieb ist in der Corioliskraft begründet, die auf der nördlichen und südlichen Hemisphäre unterschiedliche Vorzeichen hat. Äquatorialer Auftrieb zeichnet sich dadurch aus, dass er kalte Wassermassen aus den Tiefen des Ozeans an die Oberfläche befördert, wo diese mit der darüberliegenden, warmen Atmosphäre interagieren. Wir erhalten starke Temperaturunterschiede, die Druckunterschiede erzeugen, die wiederum Winde antreiben.
Wir wissen nun, dass der Oberflächendruck entscheidend ist für den Oberflächenwind. Aber was entscheidet über den Oberflächendruck ? Schon Ende der 1980er Jahre haben sich Wissenschaftler:innen mit Erfolg der Frage gewidmet (siehe Lindzen&Nigam, 1987) und den Oberflächendruck mit Oberflächenwassertemperatur verknüpft. Der nächsten Schritt von Oberflächendruck zu Oberflächenwind ist aber deutlich kniffliger und der Mangel an hochaufgelösten Daten hinderte uns bisher daran vollständig Licht ins Dunkel zu bringen.
Hier am Max-Planck-Institut in Hamburg in Zusammenarbeit mit vielen Partern wie zum Beispiel dem Deutschen Klimarechenzentrum entwickeln wir so ein hochaufgelöstes Klimamodell, was "ICON" heißt (siehe NextGEMS), und genau das ist, was wir brauchen: ein hochaufgelöstes, Atmosphären-Ozean gekoppeltes Klimamodell.
Mit Hilfe des Outputs, den ICON generiert, richte ich den Fokus auf die äquatorialen Oberflächenwinde und versuche einen Beitrag zum Verständnis der Atmosphären-Ozean Interaktion zu leisten.
Betreuer: Prof. Dr. Bjorn Stevens (MPI-M), Prof. Dr. Juan Pedro Mellado González (UHH)
Stichworte: Atmosphärenphysik, Impulsanalyse, Luft-Meer-Wechselwirkung, Oberflächenwinde, äquatoriale Kaltwasserzunge
Dr. rer. nat. Erdsystemwissenschaften
Max-Planck-Institut für Meteorologie und Universität Hamburg
2021 - 2024
- Dissertation: Boundary Layer Wind Balances and their Influence on Equatorial Sea-Surface Temperatures
Betreuer: Prof. Dr. Bjorn Stevens (MPI-M), Prof. Dr. Juan Pedro Mellado González (UHH) - Schwerpunkte: Luft-Meer-Wechselwirkung, Oberflächenwinde, Impulsanalyse, äquatoriale Kaltwasserzunge, Klimaphysik
M.Sc. Theoretische Physik
École Normale Supérieure de Paris und Technische Universität Berlin
2018 – 2020
- Masterarbeit: Phase Response Approaches to Neural Activity Models with Delay in der Group for Neural Theory, École Normale Supérieure,
Betreuer: Boris Gutkin (ENS Paris), Eckehard Schöll (TU Berlin) - Veröffentlicht:
Winkler, M., et al. (2021) „Phase response approaches to neural activity models with distributed delay". Biol Cybern (Biological Cybernetics), Dezember 2021. doi.org/10.1007/s00422-021-00910-9. - Schwerpunkte: Neurowissenschaften, Nichtlineare Dynamik und Kontrolle, Kolloidale Systeme: Theorie und Simulation, Fortgeschrittene Quantenmechanik
B.Sc. Physik
Technische Universität Berlin
2014 – 2018
- Bachelorarbeit: Synchronization of chimera states in multiplex networks of logistic maps in der Arbeitsgruppe für Nichtlineare Dynamik und Kontrolle, Technische Universität Berlin
Betreuer: Eckehard Schöll (TU Berlin) - Veröffentlicht:
Winkler, M., et al. (2019). „Relay synchronization in multiplex networks of discrete maps“. EPL (Europhysics Letters), Bd. 126, Nr. 5, Juli 2019, S. 50004. doi:10.1209/0295-5075/126/50004. - Schwerpunkte: Theoretische und experimentelle Physik
- 2016 - 2017: Erasmus Stipendium für Aufenthalt an der École Normale Supérieure de Lyon
Lehre zum Maßschuhmachergesellen
Schuhmacherei Hans-Joachim Vauk, Neumünster
2012 – 2014
Veröffentlichungen
- Hohenegger, C., Winkler, M., et al. (2023). „ICON-Sapphire: simulating the components of the Earth system and their interactions at kilometer and subkilometer scales“. GMD, 16 (2), 779-811. doi: 10.5194/gmd-16-779-2023
- Winkler, M., et al. (2021). „Phase response approaches to neural activity models with distributed delay". Biol Cybern, Dezember 2021. doi.org/10.1007/s00422-021-00910-9
- Winkler, M., et al. (2019). „Relay synchronization in multiplex networks of discrete maps“. EPL, Bd. 126, Nr. 5, Juli 2019, S. 50004. doi:10.1209/0295-5075/126/50004
Vorträge
- What Drives Equatorial Boundary Layer Winds ?, Pan-GASS, Monterey, USA, 25. - 29. Juli 2022
Poster
- From Sea Surface Temperature to Equatorial Surface Winds,
CFMIP-GASS Conference, Paris, Frankreich, 09. - 13. Juli 2023 - Phase Response Approaches to Neural Activity Models with Delay,
Dynamics Days Digital, Berlin (virtual), Deutschland, 24. - 27. August 2020 - Relaissynchronisation in Multiplex-Netzwerken unter Einfluss der logisitischen Gleichung,
DPG-Frühjahrstagung, Regensburg, Deutschland, 31. März - 05. April 2019 - Synchronization of Chimera States in Multiplex Networks of Logistic Maps,
Bachelor-Symposium, Junge Deutsche Physikalische Gesellschaft, Berlin, Deutschland, 21. November 2018 - Synchronization of Chimera States in Multiplex Networks of Logistic Maps,
International Conference on Control of Self-Organizing Nonlinear Systems, Rostock, Deutschland, 09. - 13. September 2018
Hackathons und Workshops
- Hackathon: NextGems C3, Madrid, Spanien, 29. Mai - 02. Juni 2023
- Hackathon: NextGems C2, Wien, Österreich, 28. Juni - 03. Juli 2022
- Hackathon: NextGems C1, Berlin, Deutschland, 19. - 22. Oktober 2021
- Hackathon: DYAMOND, Hamburg, Deutschland, 14. Juli - 16. Juli 2021
- Dynamics of Coupled Oscillator Systems Workshop, Weierstraß Institut für Angewandte Analysis und Stochastik, Berlin, Deutschland, 19. - 21. November 2018