Projekte

Im Folgenden stellen wir unsere wichtigsten Projekte in alphabetischer Reihenfolge vor.

Advanced Prediction in Polar regions and beyond: modelling, observing system design and LInkages associated with a Changing Arctic climate

APPLICATE ist ein Projekt, das im Rahmen des EU-Programms "Horizon 2020" für Forschung und Innovation mit acht Millionen Euro für vier Jahre finanziert wird und an dem 16 Partner aus neun Ländern beteiligt sind. Das multinationale und multidisziplinäre Konsortium wird an der Verbesserung der Vorhersagemöglichkeiten für Wetter und Klima sowohl in der Arktis als auch in Europa, Asien und Nordamerika arbeiten. Ein Fokus auf der Arktis ist dabei wichtig für die Verbesserung der Vorhersagen von Wetter und Klima in den mittleren Breiten, da Veränderungen durch Klimawandel in der Arktis – der Rückgang des Meereises, Erwärmung der Ozeane und der Atmosphäre – das Potenzial dazu haben, auch das Wetter und Klima in den mittleren Breiten zu beeinflussen.

Luisa Cristini | Claudia Hinrichs | Thomas Jung | Tido Semmler | Kunhui Ye

APPLICATE auf Twitter folgen @applicate_eu.

"Processes and impacts of climate change in the North Atlantic Ocean and the Canadian Arctic" zielt darauf ab, Doktorandinnen und Doktoranden in einem interdisziplinären Umfeld auszubilden, welches die Stärken der marinen Geowissenschaften und der Umweltphysik aus Bremen mit den komplementären Fähigkeiten und Kenntnissen acht kanadischer Partneruniversitäten in Meereis- und Eisschildmodellierung kombiniert. Das wissenschaftliche Team mit den Doktorandinnen und Doktoranden im Mittelpunkt arbeitet an einem besseren Verständnis der Variabilität des arktischen Ozeans und der Kryosphäre auf Zeitskalen von Dekaden bis Jahrtausenden. Die Ergebnisse werden für eine belastbare Beurteilung des Einflusses vorhergesagter zukünftiger Klimaveränderungen auf die Arktis verwendet.

Deniz Aydin | Elena Gerwing | Martin Losch | Damien Ringeisen | Mischa Ungermann

ArcTrain-Logo

ESM

Advanced Earth System Modelling Capacity: A contribution to solving Grand Challenges by developing and applying innovative Earth System Modelling capacity

ESM ist ein zehn Millionen Euro Projekt, das ab April 2017 von der Helmholtz-Gemeinschaft über einen Zeitraum von drei Jahren finanziert wird. Acht Helmholtz-Zentren sind daran beteiligt, die Repräsentation der Komponenten des Erdsystems und ihre Kopplung zu verbessern, und eine Serie ausgewählter numerischer Experimente durchzuführen, die sich mit den Grand Challenges (Frontier Simulations) befassen. Eine Langzeitstrategie für die Entwicklung einer Erdsystemmodellierungskapazität ist ebenfalls ein Ziel dieses Projektes.

Dirk Barbi | Luisa Cristini | Helge Gößling | Thomas Jung | Lars Nerger | Thomas Rackow | Tido Semmler | Qi Tang | Nadine Wieters

ESM auf Twitter folgen @project_esm.

ESM Logo

FRontiers in Arctic marine Monitoring

Unsere Fähigkeit, die komplexen Interaktionen biologischer, chemischer, physikalischer und geologischer Prozesse im Ozean und an Land zu verstehen, ist noch immer limitiert durch den Mangel an integrativer und interdisziplinärer Beobachtungsinfrastruktur. Das Hauptanliegen der Hochsee-Infrastruktur FRAM ist eine dauerhafte Präsenz auf dem Meer, von der Oberfläche bis in die Tiefe, um Daten über Erdsystemdynamiken, Klimaveränderungen und Veränderungen des Ökosystems in nahezu Echtzeit bereitzustellen. Die Sektion Klimadynamik unterstützt das FRAM Infrastrukturprogramm mit hochauflösenden Ozean- und Meereissimulationen.

Vibe Schourup-Kristensen | Claudia Wekerle

FRAM Monitoring

Amending North Atlantic Model Biases to Improve Arctic Predictions

NAtMAP ist ein europäisches Konsortiumsprojekt unter dem ERA-Net.RUS Finanzierungsvorhaben mit Partnern vom Institute of Oceanology der Polish Academy of Sciences (IOPAN) und dem Institute of Numerical Mathematics der Russian Academy of Sciences (INMRAS).

Der AWI-Anteil wird bis Mitte 2018 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanziert. Das Hauptziel des Projektes ist es, die bestehenden Verzerrungen in der simulierten Hydrographie des Nordatlantiks zu verstehen und zu reduzieren – vor allem durch die Analyse des Einflusses der Auflösung der Ozeane in Schlüsselregionen wie dem Golfstrom und den Strömungsregionen des Nordatlantiks, der Labradorsee und der Dänemarkstraße. Das Hauptwerkzeug für diese Forschung ist das unstrukturierte Gittermodell FESOM.

Helge Gößling | Özgür Gürses | Thomas Rackow | Dmitry Sidorenko

PRIMAVERA ist ein "Horizon 2020"-Projekt, das von der Europäischen Kommission finanziert wird. Das Projekt ist eine Zusammenarbeit zwischen 19 europäischen Partnern, die vom Met Office und der Reading University geleitet wird. Die Hauptziele des Projekts sind die Entwicklung einer neuen Generation fortgeschrittener und gut evaluierter hochauflösender globaler Klimamodelle sowie Simulationen und Vorhersagen des regionalen Klimas mit einer beispiellosen Genauigkeit.

Jan Hegewald | Thomas Jung | Stephan Juricke | Thomas Rackow | Dmitry Sein | Tido Semmler

Variationen in der Massenverteilung der Ozeane und damit im Ozeanbodendruck, die auf Zeitskalen von Monaten bis Jahrzehnten auftreten, sind bis heute nicht hinreichend verstanden. Auf diesen Zeitskalen können großräumige Bodendruckvariationen sowohl aus windinduzierter Variabilität wie auch aus baroklinen Prozessen resultieren.Die GRACE-Satellitenmission hat wesentliche neue Erkenntnisse zu ozeanischen Massenvariationen beigetragen. Massenanomalien der Ozean sind in Geodäsie und Ozeanographie jedoch nicht nur bei der Interpretation des zeitvariablen Schwerefeldes wichtig; sie spielen ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Analyse von Krustendeformationen, der Bestimmung von Geozentrumsvariationen, und beim Verständnis der Erdrotationsschwankungen. Prozesse im tiefen Ozean lassen sich ferner nur verstehen wenn nicht nur die Meeresoberflächenhöhe und die sterische Variabilität der oberen Ozeanschichten (z.B. mit Hilfe von ARGO-Messungen) erfasst werden, sondern der Bodendruck des tiefen Ozeans mitbetrachtet wird. So kann eine Erwärmung des tiefen Ozeans, die gegenwärtig in vielen Studien für eine Verlangsamung der globalen Erwärmung verantwirtlich macht, nur verstanden werden wenn alle diese Elemente betrachtet werden. In "Consistent Ocean Mass Time Series from LEO Potential Field Missions (CONTIM)" soll Expertise zur präzisen Bahnbestimmung von Erdsatelliten, zur Modellierung des zeitvariablen Schwerefeldes und gemeinsamen Inversion verschiedenartiger Daten, sowie zur physikalischen Modellierung der Ozeane kombiniert werden, um eine konsistente Zeitreihe von Ozeanmassenvariationen über den GRACE-Zeitraum hinaus zu erzeugen. Damit wollen wir einen wichtigen Beitrag zum Verständnis von Ozeanvariabilität, Meeresspiegel und Erwärmung der Meere schaffen.

Alexey Androsov | Sergey Danilov | Jens Schröter

SPP 1788-Logo

Das Verständnis regionaler Meeresspiegelveränderungen und ihrer Auswirkungen auf die Gesellschaft verlangt nach neuen Formen der integrierten Wissenschaft zwischen Natur- und Sozialwissenschaften. Das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Priority Program (SPP-1889) "Regional Sea Level Change and Society (SeaLevel)" führt eine umfassende, interdisziplinäre Analyse durch, um unsere Kenntnisse über regionale, klimabezogene Meeresspiegelveränderungen zu verbessern. Dabei werden außerdem die damit verknüpften Mensch-Umwelt-Interkationen und sozio-ökonomische Entwicklungen in den Küstenregionen berücksichtigt.

Elena Gerwing | Martin Losch

SPP-Logo

Seamless Sea Ice Prediction

Die BMBF-Nachwuchsgruppe SSIP (2017-2022) arbeitet daran, die Meereisvorhersagemöglichkeiten auf Zeitskalen von Stunden bis Jahren und darüber hinaus zu verbessern. Um dies zu erreichen, wird in SSIP an einem übergangslosen Meereisvorhersagesystem auf Grundlage des kürzlich entwickelten AWI Klimamodells geforscht. Das unstrukturierte Gitter der Ozean/Meereis-Komponente dieses Modells (FESOM) erlaubt die Nutzung einer hohen Auflösung in den polaren Regionen (und anderen Schlüsselregionen) in einer global Aufstellung, indem eine übergangslose Anwendung des Vorhersagesystems auf einer weiten Spanne von Zeitskalen ermöglicht wird. Die Gruppe wendet hochmoderne Techniken an, um das Vorhersagesystem mit Fernerkundung und in-situ Beobachtungen einzurichten; sie optimiert die Meereiskomponente des Vorhersagemodells und entwickelt sie weiter; und sie wendet das Vorhersagesystem an, um Forschungsfragen mit Bezug zu Meereisvorhersagbarkeit, Verifizierung und dem Einfluss verschiedener Beobachtungen auf die Meereisvorhersage zu beantworten.

Helge Gößling | Lorenzo Zampieri

TRR181 ist ein von der DFG gefördertes Projekt zum Energietransfer in der Atmosphäre und dem Ozean. Die Energie eines geschlossenen Systems ist gleichbleibend. Sie geht nicht verloren, sondern wird vielmehr in andere Formen umgewandelt – so wie kinetische Energie in thermale Energie umgewandelt oder umgekehrt Hitze in Kraft verwandelt wird.

Dieses grundlegende Prinzip der Naturwissenschaften ist noch immer häufig ein Problem für die Klimaforschung. So zum Beispiel bei der Berechnung von Ozeanströmungen, wobei geringe Strudel sowie dadurch erzeugte Mischprozesse berücksichtigt werden müssen, ohne vollständig zu verstehen, woher die Energie für ihre Entstehung herrührt. Ähnliches gilt für die Atmosphäre, mit dem einzigen Unterschied, dass sich hier Luft statt Wasser bewegt. Auch hier können lokale Turbulenzen größere Bewegungen verursachen, oder umgekehrt große Wellen in kleinere Strukturen zerfallen. All diese Prozesse sind wichtig für das Erdklima und die Bestimmung, wie die Temperaturen in Zukunft ansteigen werden.

Deniz Aydin | Sergey Danilov | Thomas Jung | Stephan Juricke | Nikolay Koldunov | Martin Losch | Dirk Olbers | Patrick Scholz | Margarita Smolentseva

TRR181-Logo

Das Jahr der Polaren Vorhersage ist eine bedeutende internationale Aktivität, die vom World Weather Research Programme (WWRP) der World Meteorological Organization (WMO) als Teil des Polar Prediction Projects (PPP) initiiert wurde. YOPP findet zwischen Mitte 2017 und Mitte 2019 statt. Das übergeordnete Ziel ist es, unsere Umweltvorhersagefähigkeiten für die polaren Regionen und darüber hinaus zu verbessern.

Als international koordinierte Periode der intensiven Beobachtung, Modellierung, Vorhersage, des Nutzerengagements und der Weiterbildungsaktivitäten, welche verschiedene Stakeholder involviert, wird YOPP zur Wissensgrundlage beitragen, die benötigt wird, um die Chancen und Risiken handhaben zu können, die der arktische Klimawandel mit sich bringt.

Helge Gößling | Thomas Jung | Felix Pithan | Kirstin Werner

Folgen Sie YOPP auf Twitter @polarprediction oder besuchen Sie den YOPP YouTube-Kanal.

Weitere Informationen finden Sie in der YOPP-Broschüre und in den YOPP-Infographiken.

YOPP Logo

ZUWEISS

1,5°-Ziel Und der Westantarktische EISSchild

ZUWEISS ist ein vom BMBF finanziertes Projekt, das die Vorteile einer Beschränkung der globalen Erwärmung auf 1,5°C bis 2°C untersucht. Die Überschreitung kritischer Temperaturschwellen im südlichen Ozean kann zu einem irreversiblen Kollaps des westantarktischen Eisschildes führen. Dies würde wiederum in einem Meeresspiegelanstieg von einigen Metern resultieren, die globale Ozeanzirkulation beeinflussen und dadurch Konsequenzen für das globale Klima nach sich ziehen.

Um das Ausmaß und die Unsicherheit dieser Auswirkungen unter einer gegebenen globalen Erwärmung (1,5°C, 2°C, business-as-usual: um die 4°C) zu bestimmen, werden weltweit verfügbare Szenarien, neue Simulationen mit dem Alfred-Wegener-Institut Klimamodell (AWI-CM) sowie ein hochmodernes Eisschildmodell miteinander kombiniert. Paläoklimaszenarien werden als Orientierungspunkt genommen und dazu verwendet, die Qualität der Modellstudien zu bewerten. Das Ziel des Projektes ist es, die Vorteile einer Begrenzung der globalen Erwärmung auf 1,5°C über dem präindustriellen Level, wie es aktuell in der Politik diskutiert wird, herauszuarbeiten und mit weniger ambitionierten Zielen wie die Begrenzung auf 2°C oder sogar keinerlei Bemühungen, die Treibhausgaskonzentration zu senken, zu vergleichen.


Öffentlich verfügbare Simulationen des Coupled Model Intercomparison Project 5 (CMIP5) werden dabei für das Eisschildmodell verwendet, um Veränderungen des Eisschildes und des Schelfeises während der nächsten Jahrhunderte zu untersuchen. Um die Rückkopplungsmechanismen zwischen Schelfeis, Ozean und Atmosphäre zu berücksichtigen, werden zum ersten Mal gekoppelte Eisschild-Ozean-Atmosphäre-Simulationen in einer hohen horizontalen Auflösung und auf Klimazeitskalen von mehreren Jahrhunderten berechnet. Der Fokus liegt dabei klar auf dem antarktischen Eisschild, wird jedoch während der Projektlaufzeit auf weitere Regionen (Arktis, nördliche und südliche mittlere Breiten, Tropen) ausgeweitet werden.

Özgür Gürses | Madlene Pfeiffer | Christian Rodehacke | Tido Semmler