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Ziel des Projekts ist die Untersuchung des Vorhersagepotentials von Landoberflächenprozessen auf das europäische Klima. Dafür wurden Klimasimulationen mit COSMO-CLM durchgeführt, an das unterschiedlichen Boden-Vegetations-Atmosphären Modelle (SVATs) gekoppelt wurden. Bereits während MiKlip I konnte gezeigt werden, dass sowohl das verwendete SVAT wie auch die Initialisierung einen bedeutenden Einfluss auf die bodennahen Temperaturen und die Niederschläge in Europa und Afrika haben. Das daraus resultierende Potenzial zur Verbesserung dekadischer Vorhersagen bodennaher Variablen sollte jedoch noch genauer untersucht werden. Aus diesem Grund wurde das alternative SVAT VEG3D, das bereits während MiKlip I erfolgreich an CCLM gekoppelt wurde, weiter entwickelt und intensiv getestet. Mit diesen Modellsystemen wurden Simulationen mit unterschiedlichen horizontalen Auflösungen (0.22° und 0.0025°) durchgeführt und die Ergebnisse in wissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht (Breil et al. (2017), Breil & Schädler (2017) und Breil et al. (2018)).
Die unterschiedlichen CCLM-SVAT Simulationen innerhalb dieses Projekts wurden vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) durchgeführt und analysiert.
Erstellung eines Referenzdatensatzes zur Bodeninitalisierung in Europa.
Optimierung der VEG3D-Modelleinstellungen und des Quellcodes.
Untersuchung der Unsicherheiten in Boden- und Vegetationsprozessen durch stochastische Parametrisierungen.
Durchführung dekadische Hindcast-Simulationen mit unterschiedlichen an CCLM gekoppelten SVATs.
Bewertung der verwendeten SVATs und Aussprache von Empfehlungen zu Modellkonfigurationen.
Einbindung der CCLM-SVAT Simulationen in das MiKlip-Ensemble.
D1: Erstellung von Bodenfeuchte und -temperatur Feldern zur Initialisierung von CCLM Hindcasts für Europa.
D2: Quantifizierung der Ungenauigkeiten in Boden- und Vegetationsprozessen.
D3: Dekadische Hindcast-Simulationen mit unterschiedlichen an CCLM gekoppelten SVATs.
D4: Aussprache von Empfehlungen zu Modellkonfigurationen und Quantifizierung des Einflusses von Boden-Vegetation-Atmosphären Wechselwirkungen auf die dekadische Variabilität des Klimas in Europa.
Zur Erstellung eines Referenzdatensatzes für die Bodeninitalisierung von CCLM Hindcast Simulationen wurde ein transienter VEG3D Stand-alone Lauf über den Zeitraum 1955-2010 mit ERA-20C Antrieb durchgeführt.
Um die Qualität und Stabilität der VEG3D Simulationen zu verbessern wurden der Quellcode und die Modelleinstellungen weiter optimiert.
Der Einfluss von Boden- und Vegetationsprozessen auf die Unsicherheiten in Regionalen Klimasimulationen wurde mit Hilfe stochastischer Parametrisierungen untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass stochastische Boden- und Vegetationsparametrisierungen die Simulation der monatlichen Niederschlagssummen überall in Europa verbessern. Dies gilt besonders für die sommerlichen Niederschläge im Inneren des Kontinents (Abb. 1).
Für die Dekaden 1980-1989 wurden regionale dekadische Hindcast Simulationen mit CCLM-VEG3D, mit MPI-ESM-HR (Realisierungen 1-5) angetrieben und mit den standardmäßigen CCLM-TERRA Läufen verglichen. Dabei zeigten die CCLM-VEG3D Läufe einen Mehrwert für die monatlichen Niederschlagssummen in Mitteleuropa (Abb. 2a). Aber für die Mehrzahl der Gitterboxen konnte kein Mehrwert beobachtet werden. Darüber hinaus, konnte ein Mehrwert für die monatlichen 2m Temperaturen in Mitteleuropa, Osteuropa und den Britischen Inseln verzeichnet werden. Auf der Iberischen Halbinsel und Nordskandinavien konnte allerdings kein Mehrwert festgestellt werden (Abb. 2b).
Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK-TRO) Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Gerd Schädler
Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK-TRO) Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Marcus Breil
Ehmele, F. | Kautz, L.-A., Feldmann, H., Pinto, J.G.
Laube, N.
Reyers, M. | Feldmann, H., Mieruch, S., Pinto, J. G., Uhlig, M., Ahrens, B., Früh, B., Modali, K., Laube, N., Moemken, J., Müller, W., Schädler, G., Kottmeier, C.
Breil, M. | Schädler, G., Laube, N.
Breil, M. | H.-J. Panitz and G. Schädler