Mit Computermodellen den Klimawandel verstehen

Dr. Helge Goessling, Klimaphysiker am Alfred-Wegener-Institut und Leiter der Nachwuchs-Forschungsgruppe Seamless Sea Ice Prediction (SSIP).

Polare Vorhersagen

Klimamodellierung

Meereis

IPCC

Klimamodelle bilden seit der Veröffentlichung des berühmten Charney-Berichts von 1979 das Rückgrat der Klimaforschung. In Klimamodellen führen wir in Form mathematischer Gleichungen unser gesammeltes Verständnis von möglichst all jenen Prozessen zusammen, die wichtig für die Entwicklung des Klimas sind. Das Alfred-Wegener-Institut kann auf mehrere Jahrzehnte Erfahrung bei der Simulation des Ozeans zurückschauen und hat sich international einen Namen mit der Entwicklung des globalen Ozean-Meereis-Modells FESOM gemacht, welches die Ozeanoberfläche nicht wie üblich in regelmäßige Vierecke, sondern in beliebig anzuordnende Dreiecke zerlegt. So wird es möglich, bestimmte Ozeanregionen sehr detailliert zu simulieren, beispielsweise Regionen der Tiefenwasserbildung oder Regionen mit besonders vielen Verwirbelungen wie die Golfstromregion und der Südozean. Gleichzeitig werden andere Regionen weniger detailliert dargestellt, um den Rechenaufwand gering zu halten. Auf FESOM aufbauend entwickelt und nutzt das AWI seit etwa 2010 ein gekoppeltes Klimamodell – das AWI-Klimamodell –, bei dem auch die Atmosphäre explizit mit simuliert wird. Mit diesem Modell haben AWI-Forschende unter anderem zur Datengrundlage des 2021/22 erscheinenden sechsten Sachstandsberichts des IPCC beigetragen.

Neben den einschlägig bekannten Klima-Zukunftsprojektionen eignen sich Klimamodelle für eine Fülle von Anwendungen. So ermöglichen sie beispielsweise kurzfristigere Schwankungen wie die Meereisbedingungen vorherzusagen, vergangene Klimaänderungen nachzuvollziehen, Geo-Engineering-Methoden zu testen, sowie ein besseres Grundlagenverständnis für das komplexe Klimasystem zu gewinnen. Auch am AWI werden FESOM und das AWI-Klimamodell in vielfältiger Weise zu diesen Zwecken eingesetzt. Dabei liegt zumeist auf den Polargebieten mit den Eisschilden und -schelfen und dem Meereis ein besonderes Augenmerk – jene Regionen, in denen das AWI dank seiner Infrastrukturen aus erster Hand über Beobachtungsdaten verfügt, die zur Evaluierung und Weiterentwicklung der Modelle von besonderem Wert sind.