Wolken und Niederschlag im Klimasystem - HD(CP)2

 

Wolken und Niederschlag spielen eine Hauptrolle in der Beantwortung der Frage, wie sich das Klima durch den Einfluss des Menschen verändern wird. Fehlendes Verständnis der physikalischen Vorgänge und zu wenig Computerkapazität haben bisher dazu geführt, dass die Repräsentierung von Wolken und Niederschlag (WN) einen Großteil der Unsicherheit derzeitiger Klimamodelle und deren Vorhersagen darstellt. Das BMBF Projekt "Wolken und Niederschlag im Klimasystem - HD(CP)2" ist eine Initiative, dieses Problem durch die Kombination der Fortschritte in den Simulations- und Beobachtungswissenschaften anzugehen. HD(CP)2 steht dabei für High Definition Cloud and Precipitation for Advancing Climate Prediction und befindet sich derzeit in seiner zweiten Förderperiode (April 2016 - März 2019).

Das Projekt verfolgt die folgenden übergeordneten Ziele:

  • Die Verbesserung von Klimavorhersagen durch bessere WN Repräsentierung in derzeitigen Klimamodellen
  • Die Quantifizierung der Modellunsicherheit durch eine Abschätzung des Einflusses der durch WN-Prozesse induzierten Modellfehler
  • Das Etablieren von Expertenteams, d.h. von Gruppen von Wissenschaftlern aus unterschiedlichen Forschungseinrichtungen, die zusammen an einer Fragestellung arbeiten
  • Die Erhöhung der Sichtbarkeit deutscher Forschung durch Bündelung und Fokussierung bereits existierender Weltklasseforschung

HD(CP)2 besteht aus den Bausteinen: 1) Modellentwicklung, 2) Beobachtungen zur Modellevaluation und 3) Analyse der Ergebnisse zum Zwecke der Modellparametrisierung und Untersuchung von WN-Rückkopplungen. Das Klimamodell ICON soll ultra-hochaufgelöste, regionale Hindcasts, d.h. nachträgliche Vorhersagen für einen bereits vergangenen Zeitraum, für solche Zeiträume und Flächen liefern, die klimatisch relevant sind (Auflösung: 100m horizontal, 10-50m vertikal, Zeitraum 3-15 Jahre). Zur Evaluation des Modells auf diesen Skalen sind hochaufgelöste Beobachtungen nötig, die in der zweiten Förderperiode auf den tropischen Atlantik (Barbados) und Nordatlantik ausgeweitet werden (Beobachtungskampagnen NARVAL-II und NAWDEX mit MPI-Beteiligung). Diese Beobachtungen, sowie die ICON Modellergebnisse sollen genutzt werden, um aktuelle Fragestellungen im Bezug auf WN zu beantworten. Dabei reichen die Themen von Wolkenbildung- und organisation, über den Einfluss von Aerosolen auf das Klima, bis hin zum Einfluss der Landschaftsbeschaffenheit und Urbanisierung auf WN.

Abbildung: Auf der Abbildung ist die Zielregion der aktuellen HD(CP)2 Modellierungen und Beobachtung zusehen. Sie zeigt gleichzeitig auf, dass in dieser Region ein weltweit einzigartig dichtes Netz von Beobachtungsstationen liegt, deren Zusammenführung allein schon einen bedeutenden Fortschritt für das Verständnis der WN-Prozesse bedeutet.

Die gemeinsame Idee hinter allen Projekten in HD(CP)2 lautet: High Definition Understanding, d.h. hohe Auflösung und ihr expliziter Einfluss auf die Wolken und Niederschlagsprozesse. Während in der ersten Förderperiode eine ultra-hochaufgelöste ICON-Version für den Raum Deutschland entwickelt wurde, steht in der zweiten Förderperiode die Anwendung auf die tropische Domäne in Vordergrund. Insgesamt sind an HD(CP)2 über 100 Wissenschaftler aus 19 Instituten in ganz Deutschland beteiligt. Weitere Informationen gibt es auf der Opens external link in current windowWebseite des Projektes.

Am MPI-M selbst gibt es die folgenden Projekte und Personen:

Lenkungsausschuss: Björn Stevens
Projektkoordination: Wiebke Schubotz
Modellierung (M): Matthias Brück
Beobachtungen (O): Lutz Hirsch
Landoberflächen Heterogenität (S4): Christopher Moseley
Konvektive Organisation (S5): Rieke Heinze, Cathy Hohenegger