Erwärmung des Klimas über Zeitskalen hinweg - Erkenntnisse aus dem multiresolutionären Klimamodell AWI-ESM3 (WaClim)
Förderer: INtelligent and Substainable Processing of Innovative Rare-Earth MagnetS (INSPIRES project)
Förderkennzeichen (FKZ): IR8701021
Kostenstelle: DM 87011015
Projektlaufzeit: 01. Juli 2021 - 30. November 2025
Antragsteller: Dr. Christian Stepanek | Prof. Dr. Gerrit Lohmann | Dr. Tido Semmler
Doktorandin: Fernanda Matos
Klimamodelle als Instrumente zur Vorhersage des künftigen Klimas sind mit Unsicherheiten und Verzerrungen behaftet, aber sie sind die einzigen quantitativen Instrumente zur Untersuchung künftiger Klimabedingungen. Wir müssen die Klimaprojektionen verbessern, indem wir die Schwächen der Modelle ermitteln und beseitigen - eine nicht triviale Aufgabe, da es keine modellunabhängigen Daten zur Überprüfung der Zukunft gibt. In unserem Bemühen, die dritte Generation des AWI-Erdsystemmodells (AWI-ESM3) zu verbessern, umgehen wir diese Hürde, indem wir vergangene, gegenwärtige und zukünftige Klimasimulationen mit Rekonstruktionen des vergangenen Klimas und Beobachtungen verfeinern. Das Projekt wird Referenzklimazustände für vergangene und zukünftige warme Klimazonen liefern, die auf dem verbesserten Modell basieren. Unsere Arbeit unterstützt den Beitrag des AWI zu den CMIP/PMIP-Flaggschiff-Initiativen, wird AWI-ESM3 für den Einsatz in warmen Klimazonen verbessern und vergangene Klimaeigenschaften identifizieren, die als Analogien für die Zukunft dienen können.
Beispiel: Saisonale Durchschnittstemperatur der bodennahen Luft (SAT) für die PlioMIP2 Mittel-Pliozän-Kernsimulation Eoi400
Im Zuge der Klimaerwärmung erwarten wir starke Änderungen der Jahresmittel und der saisonalen Temperaturen. Die Erdgeschichte liefert uns Beispiele vergangener warmer Klimazustände. Das mittlere Pliozän, vor etwa 3 Millionen Jahren, war die letzte Periode der Erdgeschichte in der das Klima unter dem Einfluss von Treibhausgas-Konzentrationen stand die vergleichbar mit denen von heute sind. Stepanek et al. (2020) haben mit den Community Earth System Models viele Aspekte des Klimas des mittleren Pliozäns untersucht.
Gezeigt wird hier die Temperaturanomalie für die vier Jahreszeiten Winter (a), Frühling (b), Sommer (c), und Herbst (d) als beispielhaftes Ergebnis. In ihrer Studie haben Stepanek et al. herausgefunden dass zwei Drittel der simulierten jahresgemittelten Temperaturanomalie des mittleren Pliozäns (etwas über 3°C über dem Vorindustriellen) durch erhöhte Treibhausgaskonzentrationen erklärt werden können. Dies zeigt dass der anthropogene Klimawandel mit der Zeit deutlich höhere Temperaturänderungen hervorufen wird als wir diese momentan schon beobachten. Unser Ziel ist es, diese Arbeit mit dem neueren Modell AWI-ESM3 mit deutlich verbesserter räumlicher Auflösung, und unter Berücksichtigung weiterer relevanter physikalischer Prozesse im Erdsystem, zu wiederholen, und die Ergebnisse zu verifizieren und zu verfeinern.
Mehr Informationen WaClim
Zitate
Stepanek, C., Samakinwa, E., Knorr, G., and Lohmann, G.: Contribution of the coupled atmosphere–ocean–sea ice–vegetation model COSMOS to the PlioMIP2, Clim. Past, 16, 2275–2323, https://doi.org/10.5194/cp-16-2275-2020, 2020.