Überblick - Forschungsgebiete

Die Forschung innerhalb des Instituts ist in Abteilungen organisiert, jede mit einem Direktor und jede mit ihren spezifischen Interessen und ihrer eigenen Kultur, diese umzusetzen. Zum Glück überschneiden sich unsere Interessen, und wir nutzen diese Überschneidung, um unsere Forschung in einer Weise voranzubringen, wie es ohne Zusammenarbeit unmöglich wäre. Diese Zusammenarbeit zeigt sich bei der Entwicklung unserer Modelle, mit der wir weltweit an der Spitze stehen wollen. Selbst mit sehr (fast unvorstellbar) großen Computern ist die Berechnung des Klimas der Erde nicht einfach. Ein Teil des Problems ist rechnerisch, denn die Computer sind immer noch nicht groß genug; und ein Teil ist konzeptionell, denn die zugrunde liegende Dynamik ist immer noch nicht ausreichend verstanden. Dies erfordert Abkürzungen, entweder in der Formulierung der Gleichungen oder in der Berechnung ihrer Lösungen. Wir verfolgen zwei Ansätze: der eine - den wir „Sapphire“ nennen - extrapoliert das Klima aus dem kurzfristigen Verhalten des globalen Wetters, das über einen fast vollständigen Bereich von Skalen berechnet wird. Ein anderer - den wir „Ruby“ nennen - verzichtet auf eine genaue Beschreibung des Wetters, in der Hoffnung, dass dies das Klima nicht entscheidend beeinflusst. Der erste Ansatz findet am ehesten Anklang bei denjenigen, die die Atmosphäre untersuchen, der zweite bei denjenigen, die den Ozean untersuchen. Diejenigen, die die Biosphäre studieren, stehen vor noch größeren Herausforderungen und machen das Beste aus beiden Ansätzen.

Wissenschaftliche Abteilungen

Atmosphäre im Erdsystem
Wir wollen verstehen, welchen Einfluss das atmosphärische Wasser für das Klima der Erde und den Klimawandel hat. Dies führt uns zu einem Prozessdenken; wir sind auch an Beobachtungen interessiert, die Prozesse quantifizieren können, wie etwa den Lebenszyklus von Stürmen oder die Wechselwirkung von Wellen mit Windsystemen in der Atmosphäre.

Ozean im Erdsystem
Unsere Abteilung nutzt Modelle, Beobachtungen und Theorie, um die Rolle des Ozeans in Klimavariabilität und -wandel auf allen Zeitskalen von Stunden bis zu Jahrtausenden zu untersuchen. Ozeanspezifische Arbeiten erfolgen üblicherweise innerhalb der Abteilung. Arbeiten zu Wechselwirkungen innerhalb des Erdsystems erfolgen oft in Zusammenarbeit mit anderen Abteilungen am MPI-M.

Land im Erdsystem
Wir wollen die Wechselwirkungsprozesse zwischen der terrestrische Biosphäre, dem terrestrischen Kohlenstoffkreislauf und dem Klima verstehen. Mit Hilfe unserer komplexen Erdsystemmodelle analysieren und untersuchen wir daher vergangene Änderungen des Klimas und der terrestrischen Biosphäre und erkunden mögliche Auswirkungen anthropogener CO2 Emissionen und Landnutzung auf die Wechselwirkung zwischen Klima und Biosphäre.

Selbstständige Forschungsgruppen

Zur Zeit arbeitet eine selbstständige Forschungsgruppe am Institut, zugeordnet der Abteilung „Atmosphäre im Erdsystem“. Die Nachwuchsgruppe wird von der Max-Planck-Gesellschaft gefördert.

Übergreifende Aktivitäten

ICON
Zusammen mit dem Deutschen Wetterdienst entwickelt das Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M) das ICON Modellsystem für eine Vielzahl von Anwendungen. Am MPI-M werden im Rahmen dieses Systems das ICON Erdsystemmodell (ICON-ESM) und das wirbelauflösende ICON Atmosphärenmodell (ICON-LEM) gepflegt und weiterentwickelt.

Zu den Projektseiten:
ICON-Ruby (ICON-ESM)
ICON-Sapphire (ICON-LEM)
 

CMIP6
Das ‚Coupled Model Intercomparison Project Phase 6’ (CMIP6) ist ein internationales Unterfangen, vergangene, gegenwärtige und zukünftige Klimaänderungen besser zu verstehen. In Bezug auf die ‚Grand Science Challenges’ des Weltklimaforschungsprogramms (WCRP) will CMIP6 drei weitergefasste Fragen beantworten:

(i) Wie reagiert das Erdsystem auf Antriebe?

(ii) Was sind die Ursprünge und die Konsequenzen von systematischen Modellabweichungen?

(iii) Wie können wir zukünftige Klimaänderungen bei gegebener Klimavariabilität, Vorhersagbarkeit und Unsicherheit in Szenarios abschätzen?

Link zur CMIP6-Projektseite


Grand Ensemble
Das Max-Planck-Institut Grand Ensemble (MPI-GE) ist derzeit das größte existierende Ensemble von Simulationen mit einem umfassenden Erdsystemmodell.

Das Grand Ensemble besteht aus fünf Szenarien mit jeweils 100 Realisierungen. Dabei sind die Randbedingungen wie die CO2-Konzentration jeweils in allen 100 Realisierungen gleich, während die Anfangsbedingungen jeder Realisierung unterschiedlich gewählt wurden. Dies ermöglicht es die interne Variabilität des Klimasystems sowie die Einflüsse der Randbedingungen getrennt zu quantifizieren.

Link zur Grand Ensemble-Projektseite