E-WP3 - VALOCEAN

Zielsetzung des Projektes

Wesentlich für die Verwendung der dekadischen Vorhersagen ist die Einschätzung deren Qualität. In VALOCEAN sollen für den Ozean zum einen die retrospektiven Vorhersagen (Hindcasts) bewertet werden und zum anderen eine Validierung  der im Modell repräsentierten Prozesse stattfinden. Dazu sollen die notwendigen Datensätze für die Validation und Verifikation des Ozeanzustandes zusammengetragen werden und Zeitreihen ozeanischer Schlüsselgrößen (Indizes) für die Validation erstellt werden, um darauf aufbauend die Bewertung der Hindcasts durchzuführen. Ferner wird auch eine vergleichende Qualitätsbewertung der  ozeanischen Reanalysedatensätze erstellt. Reanalysedatensätze werden für die Initialisierung von Modellen verwendet.

Struktur des Projektes

Für die Qualität der MiKlip Prognosen ist es wichtig sicherzustellen, dass in den Modellanalysen nicht nur der mittlere Zustand des Ozeans gut getroffen wird, sondern auch die zeitliche Entwicklung realistisch dargestellt wird. Der Vergleich mit beobachteten Zeitreihen ist daher ein wichtiger Arbeitsschritt für die Bewertung des MiKlip Vorhersagesystems. Zu den grundlegenden Aufgaben gehört daher die Zusammenstellung verfügbarer ozeanischer Beobachtungszeitreihen und Bereitstellung für das zentrale Evaluierungssystem (CES). Basierend auf den Beobachtungen sollen ozeanischen Indizes abgeleitet werden, die unterschiedliche Aspekte der Ozeandynamik durch zeitlich und räumlich integrale Größen darstellen. Dazu zählen unter anderen Warmeinhalt (OHC, Ocean heat content), Süßwasserinhalt (OFC, ocean fresh water content), Deckschichttiefen (MLD), dem Atlantischen Multidekadischen Oszillations-Index (AMOI) und weitere Indizes für die Stärke des Subpolar und Subtropen Wirbels Im Nordatlantik. Geplant ist die Nutzung homogener, qualitativ hochwertiger Datensätze aus den Argo- und Satellitenbeobachtungsprogrammen (SSH, SST), aber auch historische Datensätze, wie die des World Ocean Data Center und Zeitreihendaten aus Verankerungen (z.B. TAO/TRITON).

 
Die Bewertung der  modellierten zeitlichen Entwicklung betrifft sowohl die ozeanischen Reanalysedaten, die zur Initialisierung des MiKlip Vorhersagesystems benötigt werden, als auch die damit erstellten Hindcasts. Der Fokus dieser Analysen liegt auf Schlüsselgebieten wie dem subpolaren Atlantik oder den Tropen, der Identifizierung von Abweichungen zu den Beobachtungen und möglicher Auswirkungen auf die Ozeandynamik. Das TP gliedert sich dazu in 4 Arbeitspakete, die im Folgenden aufgelistet sind.

 

Aufgabenstellung des  Projektes und zu liefernde Ergebnisse

  • Erstellung von datenbasierten Zeitreihen des Ozeanwärmeinhaltes (OHC) und des Süßwasserinhalts (OFC) für ausgewählte Gebiete und Vergleich mit den Modellanalysen (Meilenstein M3.1)
  • Vergleich und Evaluierung der Reanalysedatensätze relativ zu Beobachtungsdatensätzen (Meilenstein M3.2)
  • Konstruktion von Zeitreihen ozeanischer indizes und Einbindung in das zentrale Evaluierungssystem (Meilenstein M3.3)
  • Analyse der räumlichen Muster multidekadischer Variabilität sowie der zeitlichen Entwicklung in Beobachtungen und Vergleich mit Modellanalysen (Meilenstein M3.4)

Projektfortschritte

Die Arbeiten in dem Arbeitspaket begannen mit der Zusammenstellung einer umfangreichen Sammlung von Daten aus Re-Analysen (GECCO2, ORA-S4) und Klimatologien (z. B. Ishii et al. [2003], Levitus et al. [2012], EN4, AVISO). Die Reanalysen und Klimatologien wurden miteinander verglichen und dazu wurde verschiedene "Standardvariablen" wie Temperatur, Salzgehalt und Meeresspiegel analysiert, um das zeitliche Verhalten der Ozeansynthesen, die für die Initialisierung des Erdsystemmodells verwendet wurden, zu überprüfen. Für tiefergehende Vergleiche der Reanalysen mit den Klimatologien, wurden wichtige Parameter, die den Zustand des Klimasystems charakterisieren, berechnet. Dazu gehören der  Ozeanwärmegehalt,  der Frischwassergehalt, die Deckschichttiefe und die dynamische Höhe. Die Vergleiche erfolgten in Zeit und Raum (global, regional und in der Tiefe) und führten zur Identifizierung von Gebieten mit hoher Variabilität. Wir konzentrieren uns nun auf die Region des Nordatlantischen Subpolar-Wirbels (NASPG) als eine der Schlüsselregionen, um dort Prozesse zu untersuchen, die zur multidekadischen Variabilität und ihren räumlichen Mustern beitragen. Zu diesem Zweck haben wir einen lokalen NASPG-Klimaindex konstruiert und  untersuchen derzeit die dynamischen Prozesse, die mit dem Index verbunden sind.