LV-Nr.: 15.529
Dozent: Dr. Gerrit Lohmann
Ort: Geomatikum, Raum 1643
Zeit: Montag 10-12 Uhr; 2 SWS
Beginn: 8.4.02

Inhalt: In dieser zweistündigen Vorlesung sollen Grundkenntnisse in der Paläoklimamodellierung vermittelt werden.

Besonderer Schwerpunkt wird auf grundlegende Konzepte und aktuelle Forschungsfragen gelegt. Dieses wird anhand von ausgewählten Beispielen erläutert.

1) Modellbildung:

• konzeptionelle Modelle, Zirkulationsmodelle, stochastische Modelle, Modellierung von Stoffflüssen
• Positive und negative Rückkopplungen
• Erdsystemmodellierung: "Ein Universum in der Flasche"

2) Interpretation von Paläoklimadaten:

• Welche Klimainformationen gibt es? Eisbohrkerne, Sedimente, Korallen usw.
• Die Suche nach raum-zeitlichen Mustern als Schlüssel zur Entdeckung 

3) Beispiele:

• Astronomische Theorie der Eiszeiten
• Auslösende Mechanismen für rezente und paläoklimatische Klimaübergänge
• Rekonstruktionen von Klimamoden

Voraussetzungen: Mathematische und physikalische Grundkenntnisse, Interesse am Thema

Für Studenten der Meteorologie, Ozeanographie, Geologie, Mathematik oder Physik ab 4. Semester

Literatur

• Physics of Climate, Peixoto & Oort, American Institute of Physics, New York, 1992
• Milankovitch Theory and Climate, A. Berger, Reviews of Geophysics, Vol. 26, No. 4, Pages 624 - 657, 1988

Motivation:
Warum interessiert das Paläoklima?
Welche Fragestellungen und Probleme gibt es?
CO2 rezent, CO2 paleo, Temperatur rezent, Temperatur der letzten 1000 Jahre.
A Paleo Perspective on Global Warming.

Welche Methoden gibt es?

• (Eine kleine Übung mit einem 0-dimensionalen Energiebilanzmodell: Seite 1 pdf (16 KB), Seite 2 pdf (12 KB)
• Wo gibt es Erfolge bzw. offene Fragen? link

Eis- und Warmzeiten

• Warum gibt es Eiszeiten ?
• Welche klimatischen Ver�nderungen gibt es durch das Entstehen und Vergehen von Eiszeiten?
• Eiszeittheorien
• Nichtlineares System
• Entstehen und Vergehen von Eiszeiten
• Milankovitch Theorie (Astronomische Theorie)
• Energiebilanzen (go to slides 9 and 10)
• Ice House vs. hot house world
• Snowball Earth
• Entstehung von Leben, Leben unter extremen Bedingungen.

Zeitskalen

• Geologische Zeitmaschine
• Plattentektonik, Meeresstraßen
• Klimaspektrum picture
• Stochastisches Klimamodell (go to slide 2)

Informationen

• Stellvertreterdaten (proxies) NOAA, Climate archives
• Abbildung in Klimaarchiven
• Eiskerne
• Meeressedimente
• Groundwater
• Korallen
• Pollen
• Baumringe
• historische Aufzeichnungen
• NOAA
• Greenhouse warming

Analysemethoden

• Zeitreihenanalyse, z. B. Wavelet, SSA
• Mustererkennung: "Die Suche nach Mustern als Schlüssel zu einer Entdeckung ... nur zu beobachten reicht nicht aus. Wir müssen unsere Beobachtungen gebrauchen, und dazu müssen wir verallgemeinern. ... Ein Wissenschaftler muss Ordnung schaffen. Wissenschaft ist aus Fakten gebaut wie ein Haus aus Steinen. Aber eine Sammlung von Fakten ist ebenso wenig Wissenschaft wie ein Steinhaufen ein Haus ist." (Henri Poincaré) Ziel der Wissenschaft ist es, aus den Unmengen der zur Verfügung stehenden Daten, die teilweise wahllos durch Beobachtungen und Experimente gewonnen wurden, Zusammenhänge und Gesetzmäßigkeiten, die in der Natur vorkommen, zu erkennen. Solche bisher nicht erkannten Muster zu finden ist einer der Schlüsselprozesse wissenschaftlicher Entdeckung. In diesem Kapitel wollen wir die Geschichten von zwei besonders wichtigen Entdeckungen betrachten. Jede Geschichte hat zwar ihre eigenen interessanten Merkmale, beide haben sie aber das Auffinden eines Systems gemein. Dies ist vergleichbar mit einem Puzzle, dessen Teile scheinbar wie von Geisterhand den richtigen Platz finden, sobald man das Bild erkannt hat, welches das Puzzle ergeben soll.
• Auffinden der assoziierten Muster
• Beispiel Koralle
• Folien 

Klimamoden

Klimadynamik: Windsysteme, Ozeanströmungen;
THC, ENSO, NAO, etc. (go to Bildergalerie)
ENSO
1500 Jahres Zyklus
Solarvariabilität
Fernwirkungen (teleconnections)

Daisy (36 KB)

Folien