Physik des Klimasystems
Unser Klimasystem mit all seinen Komponenten und deren Wechselwirkungen zu verstehen, ist das Hauptanliegen der Klimawissenschaft. Am Alfred-Wegener-Institut, das sich auf Polar- und Meeresforschung spezialisiert hat, liegt der Forschungsschwerpunkt auf der Rolle der Polarregionen für das globale Klimasystem sowie auf den Wechselwirkungen zwischen hohen und mittleren Breiten.
Die Veränderungen in unserem Klimasystem werden überwiegend von den Gesetzen der Physik bestimmt. Die diesem System zugrunde liegenden nicht-linearen Gleichungen zu lösen, ist eines unserer Anliegen. Wir arbeiten mit einem Lösungsansatz, der Klimamodellierungen, die Analyse von Messdaten und theoretische Analysen kombiniert.
Modellierung
Die dem Klimasystem zugrunde liegenden physikalischen Gleichungen können in Klimamodellen durch Hochleistungsrechner numerisch gelöst werden. In der Sektion Klimadynamik verwenden wir Klimamodelle auch zur Durchführung von Sensitivitätsexperimenten, die Antworten auf verschiedene Fragen geben sollen, wie z.B.: Wie würde das Klimasystem auf das Verschwinden des Arktischen Meereises reagieren? Eine weitere Anwendung von Klimamodellen ist die Vorhersage von Wetter und Klima auf Zeitskalen von Tagen bis hin zu Jahrhunderten.
Analyse von Messdaten
Die Messdaten aus verschiedenen Beobachtungen und Quellen werden analysiert. Das "Durchforsten" dieser Daten hilft uns bei der Formulierung von Hypothesen über die Wechselwirkungen im Klimasystem und über den Klimawandel.
Theoretische Analyse
Einige der grundsätzlichen Eigenschaften des Klimasystems können durch vereinfachte dynamische Gleichungen beschrieben werden, die nicht-lineare Prozesse als sekundär behandeln. Auf diese Weise ist es möglich, Lösungen für vereinfachte Gleichungen zu erarbeiten und zu untersuchen. In der Sektion Klimadynamik konzentrieren wir uns traditionell auf das Verhalten des Ozeans.