MiKlip erste Phase: MOSQUITO

Modell-Validierung auf der Basis qualitativ hochwertiger Vertikalprofilbeobachtungen

Klimamodellrechnungen müssen mit historischen Beobachtungsdaten aus der echten Atmosphäre validiert werden. Innerhalb von MiKlip Modul E soll das Projekt MOSQUITO die Modellrechnungen anhand von Profilen der essentiellen Klimavariablen (ECVs) Temperatur, relative Feuchte, Wind, und Ozon überprüfen. Dies soll in der gesamten freien Atmosphäre, von der unteren Troposphäre bis in die mittlere Stratosphäre geschehen, und zwar auf der Basis vorhandener Radio- und Ozonsonden-Aufstiege. Zunächst sollen deutsche Stationen verwendet werden, aber dann soll auf europäische und weltweite Stationen erweitert werden.
Im Gegensatz zu den meisten Satellitendaten haben Radiosondenprofile relative feine Höhenauflösung. Durch Radiosondenwechsel ergeben sich aber Probleme bei der Datenhomogenität, sowohl im Raum als auch in der Zeit, vor allem über Zeiträume von Jahrzehnten (Seidel et al., 2004, Free et al. 2005, Haimberger et al., 2008; Steinbrecht et al., 2008, Miloshevich et al., 2009, Sun et al. 2010). In MOSQUITO sollen zunächst geeignete Radiosondendaten gesammelt werden, dann qualitätsgeprüft werden. Brüche sollen möglichst korrigiert werden. Die verbesserten Datensätze werden dann zur Validierung der MiKlip Simulationen verwendet.

MOSQUITO - Abb. 1
Abbildung 1: Jahresmittel der Temperatur aus Radiosondierungen west- und ost-deutscher Stationen. Inhomogenitäten sind nicht korrigiert. Seit 1990 werden in Deutschland einheitliche Radiosonden mit automatischer Datenaufzeichnung verwendet..

Zeitreihen der Radiosondendaten erlauben Untersuchungen zu Klimaänderungen und Klimavariabilität, z.B. Auswirkungen atmosphärischer Zirkulationsmoden (Tele-Connections), oder Verbindungen zwischen Stratosphäre und Troposphäre. Diese Moden bieten gewisses Potential für Langzeit-Wettervorhersage und mittelfristige Klimavorhersagen (Thompson and Wallace, 2001; Baldwin and Dunkerton, 2001). In der Troposphäre ist dafür die El-Nino / Southern Oscillation Schwankung von großer Bedeutung (Latif, 2006). In der Stratosphäre sind Schwankungen auf verschiedenen Zeitskalen recht gut bekannt und relativ gut vorhersagbar: Z.B. der elf-jährige Sonnenzyklus, die quasi-zweijährige Schwankung der Winde am Äquator (QBO), oder die Schwankung der Brewer-Dobson-Zirkulation mit der Stärke des winterlichen Polarwirbels (van Loon and Labitzke, 1988; Steinbrecht et al., 2006). Radio- und Ozonsondendaten enthalten umfangreiche Informationen über diese Beiträge zur Klimavariabilität, die wir im Rahmen von MOSQUITO auch untersuchen wollen.

MOSQUITO - Fig. 2
Abbildung 2: Linearer Trend der Temperatur als Funktion der Höhe, für die deutschen Radiosonden-Stationen aus Abb. 1, ohne Korrektur eventueller Inhomogenitäten (blau), sowie für weltweite Radiosondendaten zwischen 30°N und 90°N, mit Korrekturen nach Randel et al., JGR 2009 (rosa).

Ziele

  • Aufbau einer Datenbank mit qualitätskontrollierten Radiosondenprofilen, mindestens der letzten 30 Jahre, und für die essentiellen Klimavariablen Temperatur, Feuchte, Wind, Ozon,  in der freien Troposphäre und unteren Stratosphäre.
  • Ableitung wichtiger statistischer Parameter aus den Datensätzen, z.B. zeitabhängige Mittelwerte, Mediane, Varianzen, Extremwerte, Häufigkeitsverteilungen
  • Vergleiche zwischen Beobachtungen und MiKlip Simulationsrechnungen aus den Modulen A bis D.
  • Zeitreihen-Analysen und Vergleiche von beobachteten und simulierten Variabilitätsmoden auf Zeitskalen von Jahren bis Jahrzehnten (Normalmoden. Tele-Konnektionen, Arktische / Nord-Atlantische Oszillation, ENSO, QBO, Sonnenzyklus).

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Diese Darstellung betrifft das Projekt während der ersten Phase von MiKlip. MOSQUITO arbeitet in MiKlip II weiter, lesen Sie mehr dazu hier.

Kontakt

Met. Observatorium Hohenpeißenberg, Deutscher Wetterdienst
Dr. Margit Pattantyús-Ábrahám
Dr. Wolfgang Steinbrecht