Globale Klimamodellierung / Paläoklima

Bei der Modellierung des globalen Klimas werden überwiegend vergangene Klimaänderungen betrachtet, die sich aus Proxydaten rekonstruieren lassen. Diese Simulationen dienen der Untersuchung vergangener Klimaschwankungen und ermöglichen außerdem das Verhalten der Klimamodelle in einem anderen Parameterbereich als dem des heutigen Klimas zu testen. Das langfristige Ziel dieser Arbeit ist es, transiente Simulationen des letzten Eiszeitzyklus, d.h. der vergangenen 135 000 Jahre, durchzuführen. Da in solchen Simulationen die Wechselwirkung zwischen Eisschilden und der Atmosphäre berücksichtigt werden muss, wurde das Max-Planck-Institut Erdsystemmodell (MPI-ESM) mit dem Eisschildmodell PISM gekoppelt.

Zur Zeit liegt der Fokus auf der Simulation und Analyse des letzten glazialen Maximums und des Übergangs von der letzten Eiszeit in die heutige Warmzeit. Von besonderem Interesse ist dabei das Verständnis der Antriebe der Klimaerwärmung und der damit einhergehenden massiven Eisschildschmelze, die das Ende der letzten Eiszeit charakterisieren. Die thermohaline Zirkulation im Atlantik während der letzten Eiszeit wird mit einer Modellkonfiguration mit vorgeschriebenen Eisschilden untersucht. Dabei geht es vor allem um die Sensitivität der Zirkulation gegenüber Änderungen von Treibhausgaskonzentrationen, Topographie und Sonneneinstrahlung sowie um mögliche Bifurkationspunkte und Schwellenwerte.

Beispiele:

  • Simulation der Eisschilde während des letzten glazialen Maximums und von Heinrich Ereignissen in einem voll gekoppelten Klima-Modell mit interaktiven Eisschilden (mehr in englischer Sprache)
  • Transiente Simulationen des Übergangs von der letzten Eiszeit in die heutige Warmzeit in einem voll gekoppelten Klima-Modell mit interaktiven Eisschilden
  • Der Effekt von verschiedenen Treibhausgaskonzentrationen auf die thermohaline Zirkulation im Atlantik während des letzten glazialen Maximums (mehr in englischer Sprache)


Kontakt: Olga Erokhina, Marie Kapsch, Marlene Klockmann, Virna Meccia, Uwe Mikolajewicz, Florian Ziemen

Regionale Klimamodellierung

Abb. 2: Schema des regional gekoppelten Klimamodels (bestehend aus bei globalen Ozeanmodel MPIOM und dem regionalen Atmosphärenmodel REMO) wie es für das "Downscaling" von globalen Klimasimulationen verwendet wird. Nur ein Teil der Gitterlines ist gezeigt. Durch das Verschieben des einen Ozeanpols auf Eurpoa ergibt sich eine erhöhte räumliche Auflösung des Nordwestlichen Europäischen Schelf und der Nordsee.

Wir sind außerdem an Ozean- und Atmosphärendynamik auf regionalen Skalen interessiert, wobei unser Fokus auf dem nordwesteuropäischen Schelf (NWES) inklusive der Nordsee liegt. Bei der Analyse von Simulationen der Vergangenheit und der Gegenwart möchten wir die natürliche Variabilität im Klimasystem verstehen. Bei Zukunftsprojektionen wird zusätzlich der anthropogen verursachte Klimawandel wichtig. Wir analysieren physikalische und biogeochemische Austauschprozesse zwischen Schelfmeeren und dem offenen Ozean und untersuchen Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre, Ozean und Meereis, sowie die Variabilität von Extremereignissen wie Sturmfluten.

Globalmodelle können komplexe Topographie und kleinskalige Prozesse, wie zum Beispiel Konvektion an starkem Gefälle, nicht adäquat auflösen. Um eine höhere horizontale Auflösung in einem bestimmten Gebiet zu erhalten, verwenden wir ein regionales Modell-System, bestehend aus dem globalen Ozean-Meereismodell MPIOM, dem Biogeochemiemodell HAMOCC, dem regionalen Atmosphärenmodell REMO und dem hydrologischen Abflussmodell HD (Abb. 2).

Schwerpunkte der Forschungsarbeit:

  • Räumliche Variabilitätsmuster der physikalischen Bedingungen in der Nordsee und ihre zugrunde liegenden Antriebsmechanismen (mehr in englischer Sprache)
  • Änderung des Nährstofftransportes vom Atlantik auf den NWES unter zukünftigen Klimabedingungn (mehr in englischer Sprache)
  • Zusammenhang zwischen extremen Sturmflutereignissen in der Nordsee und multi-dekadischer Klimavariabilität im Nordatlantik (mehr in englischer Sprache)

 

Kontakt:  Andreas Lang, Uwe Mikolajewicz, Katharina Six