16-06-2015

Modellinitialisierung von Erdsystem-Modellen mit teilweise gekoppelten Spin-up (Modini)

Großskalige voll-gekoppelte Erdsystem-Modelle (ESMs) werden oft für Klimaprojektionen, wie z.B. die Klimaprojektionen, die in den Berichten vom Intergovernmental Panel on Climate Change dargestellt werden, verwendet.

Die interne Variabilität dieser Modelle ist meistens in der richtigen Größenordnung verglichen mit den Fluktuationen des beobachten Klimas, aber die interne Variabilität und beliebige Anfangsbedingungen führen dazu, dass das Modell meistens nicht in der Lage ist die korrekten Zeitpunkte von Klimaschwankungen, z.B. El Niño, der Pazifisch-Dekadische Oszillation (PDO) oder der Atlantischen Meridionalen Umwälzbewegung (AMOC), zu reproduzieren.
Zusätzliche Informationen über vergangene Klimazustände sind deswegen notwendig, nicht nur um das vergangene Klima darzustellen, sondern auch um eine potentielle Vorhersagekraft des Modells durch eine angemessene Initialisierung zu einzubringen. Die Autoren tuen dies, in dem sie das MPI-ESM mit einer partiellen Kopplungstechnik erweitern; „Modellinitialisierung von Erdsystem-Modellen mit teilweise gekoppelten Spin-up (Modini)“.
In dieser Methode werden, bei der Kalkulation von bodennahem Windstress, beobachtete Windanomalien aus Reanalysen auf das modelleigene klimatologische Windfeld addiert. Dieser bodennahe Windstress wird genutzt als Treiber für das Ozean- und Meereismodell. Windanomalien werden statt totaler Werte benutzt um den potentiellen Modelldrift zu reduzieren. Die totalen Werten könnten zu verschiedenen mittleren Klimazuständen in dem unabhängigen MPI-ESM und dem partiell-gekoppelte Modini-MPI-ESM führen. Die Atmosphäre des gekoppelten Systems bleibt bei dieser Methode unbeeinflusst und erzeugt ihr eigenes Windfeld. Der Vorteil dieser Methode ist, laut der Autoren, dass man sie verhältnismäßig einfach auf andere gekoppelte Systeme übertragen könne.
Die Autoren zeigen, dass Modini-MPI-ESM signifikante Vorhersagegüte aufweist für die Periode 1980 bis 2103, in dem das Modell die historischen Klimaschwankungen darstellt. Somit zeigt sich das Potential dieser Methode für das Initialisieren von saisonalen und dekadischen Vorhersagen, indem sie einen realistischeren Anfangszustand des Erdsystem-Modells für Klimaprognosen gewährleistet.

Referenz:

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