Mit Computermodellen den Klimawandel verstehen

Dr. Helge Gößling (Goessling), Klimaphysiker und Gruppenleiter am Alfred-Wegener-Institut.

Polare Vorhersagen

Klimamodellierung

Meereis

IPCC

Extremereignisse

Frei zugänglicher Reprint-Link zum Paper „Recent global temperature surge intensified by record-low planetary albedo“, veröffentlicht in Science.

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 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. Das AWI hat sich jüngst auch einen Namen gemacht bei der Zuordnung and Projektion von Extremereignissen mithilfe sogenannter Storylines, einer neuartigen Methode auf der Grundlage von Klimamodellen.