Objective weather types of Deutscher Wetterdienst derived from different Reanalysis and Global Climate Model simulations for the control run (1951-2000) and the projection period (2000-2100). On the one hand, the dataset is useful for evaluation of representative circulation statistics in Central Europe, on the other hand, for the analysis of future weather types due to climate change. Added temperature and precipitation data allow to study the weather type effectiveness for these important climate parameters.
Objective weather types of Deutscher Wetterdienst derived from different Reanalysis and Global Climate Model simulations for the control run (1951-2000) and the projection period (2000-2100). Furthermore, the NAO-index is also provided. On the one hand, the dataset is useful for evaluation of representative circulation statistics in Central Europe, on the other hand, for the analysis of future weather types due to climate change. Added temperature and precipitation data allow to study the weather type effectiveness for these important climate parameters.
Objective weather types of Deutscher Wetterdienst derived from different Reanalysis and Global Climate Model simulations for the control run (1951-2000) and the projection period (2000-2100). Forthermore, the NAO-index is also provided. On the one hand, the dataset is useful for evaluation of representative circulation statistics in Central Europe, on the other hand, for the analysis of future weather types due to climate change. Added temperature and precipitation data allow to study the weather type effectiveness for these important climate parameters.
Das Projekt "Beyond EPICA - Oldest Ice (BE-OI)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. To better constrain the response of Earth's climate system to continuing emissions, it is essential to turn to the past. A key advance would be to understand the transition in Earth's climate response to changes in orbital forcing during the 'mid-Pleistocene transition' (900 to 1200 thousand years ago) and in particular the role of greenhouse gases. Unravelling such key linkages between the carbon cycle, ice sheets, atmosphere and ocean behaviour is vital for society to better design effective mitigation and adaptation strategies. Only ice cores contain the unique and quantitative information about past climate forcing and atmospheric responses. But the ice providing essential evidence about past mechanisms of climate change more than 1 Ma ago required for our understanding of these changes (termed the 'Oldest Ice' core), has not been found to date. The consortium BEYOND EPICA - OLDEST ICE (BE-OI), formed by 14 European institutions, takes on this challenge to prepare the ground for obtaining 1.5 million year old ice from East Antarctica. BE-OI has the objectives to: - Support the site selection through creation and synthesis of all necessary information on Antarctic sites through specific geophysical surveys and the use of fast drilling tools to qualify sites and validate the age of their ice; - Select and evaluate the optimum drill site for the future 'Oldest Ice' core project and establish a science and management plan for a future drilling; - Coordinate the technical and scientific planning to ensure the availability of the technical means to implement suitable drill systems and analytical methodologies for a future ice-core drilling, and of well-trained personnel to operate them successfully; - Establish the budget and the financial background for a future deep-drilling campaign; - Embed the scientific aims of an 'Oldest Ice' core project within the wider paleoclimate data and modelling communities through international and cross-disciplinary cooperation.
Das Projekt "Water and global Change (WATCH)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. Der globale Wasserkreislauf ist ein integraler Teil des Erdsystems. Er spielt eine zentrale Rolle in der globalen atmosphärischen Zirkulation, kontrolliert den globalen Energiekreislauf (mittels der latenten Wärme) und hat einen starken Einfluss auf die Kreisläufe von Kohlenstoff, Nährstoffen und Sedimenten. Global gesehen ist das Angebot an Frischwasser bei weitem größer als die menschlichen Bedürfnisse. Allerdings ist davon auszugehen, dass gegen Ende des 21. Jahrhunderts diese Bedürfnisse die gleiche Größenordnung erreichen werden wie das gesamte verfügbare Wasser. Für diverse Regionen jedoch übersteigt der Wasserbedarf (u.a. für die Landwirtschaft sowie die Nutzung in der Industrie und in den Haushalten) schon heute das regionale Angebot. Ansteigende CO2-Konzentrationen und Temperaturen führen zu einer Intensivierung des globalen Wasserkreislaufs und somit zu einem generellen Anstieg von Niederschlag, Abfluss und Verdunstung. Obwohl die Vorhersagen von zukünftigen Niederschlagsänderungen relativ unsicher sind, gibt es deutliche Hinweise, dass einige Regionen, wie z.B. der Mittelmeerraum, mit einer Abnahme des Niederschlags zu rechnen haben, während in einigen äquatornahen Regionen, wie z.B. Indien und der Sahelzone, der Niederschlag zunehmen wird. Hinzu kommt, dass sich auch jahreszeitliche Verläufe ändern könnten, die neue und manchmal auch unerwartete Probleme und Schäden verursachen können. Eine Intensivierung des Wasserkreislaufs bedeutet wahrscheinlich auch einen Anstieg in dessen Extremen, d.h. vor allem Überschwemmungen und Dürren. Es gibt Vermutungen, dass sich auch die interannuale Variabilität erhöhen wird und zwar einhergehend mit einer Intensivierung der El Nino und NAO-Zyklen, was zu mehr Dürren und großskaligen Hochwassersituationen führen würde. Diese Zyklen sind globale Phänomene, die diverse Regionen gleichzeitig beeinflussen, wenngleich dies oft auf verschiedene Art und Weise passiert.
Das Projekt "Teilvorhaben 1 (DLR), Modul E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. - Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum durchgeführt. a) Vorhabensziel Der Klimawandel ist unter anderem mit Veränderungen in der atmosphärischen Zirkulation verbunden. Daher ist es von großem Interesse, dass die Wiedergabe der atmosphärischen Zirkulation in Klimamodellen so gut wie möglich ist. Sie ist entscheidend für die Modellergebnisse, gerade wenn es um mittelfristige Klimaprojektionen geht. VADY liefert einen Beitrag zur Validierung der atmosphärischen Dynamik des MiKlip-Modells. Der Fokus liegt auf - atmosphärischer Wellenaktivität (planetare und Schwerewellen) in verschiedenen atmosphärischen Schichten sowie auf - Zirkulationstypen, dynamischen Moden, Telekonnektionsmustern und Zirkulations-Klima-Mustern als wesentliche Aspekte der atmosphärischen Dynamik. Mit der Entwicklung neuartiger und leistungsfähiger Algorithmen und Verfahren adressiert VADY einen in der Ausschreibung explizit angesprochenen Beitrag. b) Arbeitsplanung VADY ist ein Projekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Universität Augsburg. Das DLR beschäftigt sich innerhalb des Projektes mit der prozessorientierten Validierung atmosphärischer Dynamik basierend auf einigen wenigen aber wirkungsvollen Variablen (LDAI, SDAI); die Universität Augsburg arbeitet an der Überprüfung von Zirkulationsmustern, dynamischen Moden, Telekonnektivität und den Verknüpfungen zwischen Zirkulation und Klima.
Das Projekt "Cloud-scale Uncertainties - B4: Radiative heating and cooling at cloud scale and its impact on dynamics" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ludwig-Maxililians-Universität München, Meteorologisches Institut, Lehrstuhl für Experimentelle Meteorologie durchgeführt. Clouds are important sources and sinks of diabatic heat, not only in terms of latent heat release but also with respect to absorption of solar radiation as well as absorption and emission of thermal radiation. Additionally, cloud shadows on the ground modify surface heating and thus sensible and latent heat fluxes. Although it has been demonstrated that cloud top cooling may reach values of several 100 K/day and that this may have a strong impact on cloud microphysics and local cloud evolution, it has not been demonstrated that there is actually an effect on weather, larger scale dynamics, and on atmospheric flow. This is even more true for radiative cooling from cloud sides which has been shown to reach values comparable to cloud top cooling but is completely neglected by any (one-dimensional) radiation scheme in current NWP or climate models. Radiation firstly affects the growth of cloud droplets, increasing (in case of thermal cooling) or decreasing (in case of solar heating) the rate by which they dissipate the energy released by latent heat. Secondly, the surrounding air is cooled or heated which directly feeds back on dynamics. The aim of the project is to study the question if realistic, three-dimensional radiative heating rates have an impact on cloud formation, and if there is an impact on atmospheric flow beyond cloud scale. To answer these questions, a reasonably fast but accurate representation of radiative heating rates in clouds will be developed for a cloud scale (EULAG) and an NWP model (COSMO). The project builds upon our previous work on three-dimensional heating and cooling rates and on development of reasonably fast approximations. A parameterization of heating rates depends strongly on the scale. For a cloud-resolving model like EULAG with a 100 m grid size and smaller, different approaches are needed compared to a numerical weather forecast model like COSMO: A cloud-resolving model allows properly resolving the radiation processes, but three-dimensional radiation transport requires interaction between many grid columns in the calculation which is a challenge for parallelization. The resolution of COSMO, on the other hand, requires parameterization of un-resolved cloud edge effects and sub-pixel cloudiness, but would need less interaction between individual grid columns. As a first step, we will study the impact of radiative heating and cooling in clouds on local circulation at cloud scale. For that purpose, an accurate yet fast approximation for 3D solar and thermal heating and cooling rates will be developed for the EULAG model in order to systematically study effects for a set of cloud-resolving simulations. (abridged text)
Das Projekt "Teilvorhaben 2 (Uni Augsburg), Modul E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Augsburg, Institut für Geographie, Lehrstuhl für physische Geographie und Quantitative Methoden durchgeführt. a) Vorhabensziel Der Klimawandel ist unter Anderem mit Veränderungen in der atmosphärischen Zirkulation verbunden. Daher ist es von großem Interesse, dass die Wiedergabe der atmosphärischen Zirkulation in Klimamodellen so gut wie möglich ist. Sie ist entscheidend für die Modellergebnisse, gerade wenn es um mittelfristige Klimaprojektionen geht. VADY liefert einen Beitrag zur Validierung der atmosphärischen Dynamik des MiKlip-Modells. Der Fokus liegt auf - atmosphärischer Wellenaktivität (planetare und Schwerewellen) in verschiedenen atmosphärischen Schichten sowie auf - Zirkulationstypen, dynamischen Moden, Telekonnektionsmustern und Zirkulations-Klima-Mustern als wesentliche Aspekte der atmosphärischen Dynamik. Mit der Entwicklung neuartiger und leistungsfähiger Algorithmen und Verfahren adressiert VADY einen in der Ausschreibung explizit angesprochenen Beitrag. b) Arbeitsplanung VADY ist ein Projekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Universität Augsburg. Das DLR beschäftigt sich innerhalb des Projektes mit der prozessorientierten Validierung atmosphärischer Dynamik basierend auf einigen wenigen aber wirkungsvollen Variablen (LDAI, SDAI); die Universität Augsburg arbeitet an der Überprüfung von Zirkulationsmustern, dynamischen Moden, Telekonnektivität und den Verknüpfungen zwischen Zirkulation und Klima.
Das Projekt "Predictability of local Weather - C4: Coupling of planetary-scale Rossby wave trains to local extremes in heat waves over Europe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Physik der Atmosphäre durchgeführt. This project aims at improving the basic understanding of heat waves over Europe. Such heat waves have a significant impact on society as well as on natural ecosystems. They can be expected to become more severe in future decades owing to the projected global warming. The strength and duration of a heat wave is hard to predict with state-of-the-art weather forecast systems, presumably because of the interaction between multiple scales and processes involved. This project focuses on the downscale coupling between the planetary-scale flow in the upper troposphere and synoptic and mesoscale processes which eventually lead to local hot weather over a prolonged period. It is hypothesized that upper-tropospheric quasi-stationary Rossby wave packets play an important role, but that a true heat wave requires further processes acting on smaller scales. An important goal is to find out which of these scales and processes limit the predictability of heat waves. The statistics of past heat waves will be investigated and characterized using reanalysis data. Based on this work, individual cases of heat waves will be selected and studied in detail. Tools will be developed and applied in order to study the upper tropospheric waveguide and associated wave trains with significant ridging over a localized area for an extended period. The main idea here is to focus on regional wave packets rather than global-scale waves; correspondingly, this project goes beyond the traditional Fourier analysis and uses wavelet analysis instead. In addition, the upper tropospheric Rossby waveguide will be analyzed using established ideas from linear wave theory, but generalizing these ideas to zonally non-uniform references states. This will allow one to evaluate a previously suggested 'quasi-resonance hypothesis' in a more focused and, arguably, more relevant framework. This set of diagnostic tools will be complemented by another set of tools that will quantify the relevant smaller-scale processes like warm air advection, subsidence, irradiation and cloudiness/rainfall as well as soil moisture. One particular focus will be on the evolution of the heat that builds up in the deep boundary layer during several diurnal cycles. Here, we will distinguish between periods with and without synoptic-scale warm air advection. Related to the strength of the boundary layer inversion and to the moisture distribution, the role of cloudiness and shallow thunderstorm lows in augmenting/reducing the heat will be studied. This will be done in case studies using atmospheric reanalyses, surface and upper-air data as well as assessments of radiation budget terms from satellites. This project will also investigate the predictability of heat waves based on ensembles from atmospheric reforecast data sets; this activity will be started during phase 1, but it will become more dominant during later phases, when the diagnostic methods developed during phase 1 have reached a mature stage.
Das Projekt "Sub project: Chemical, isotopic, and mineralogical proxy data for aeolian input into the Lake Baikal system during the last 150 ka" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Museum für Naturkunde - Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung durchgeführt. The proposed study sheds light on the source areas of detrital components in Lake Baikal and provides new data for an evaluation of the detrital input mechanisms in response to changing North Atlantic Oscillations and monsoonal activities. We will focus on sudden cold events (Heinrich-events/stadials) and warm events (interstadials) during the last 150 ka. We interpret the following sediment data for reconstructing the aeolian input into the lake Baikal basin: (i) the Sm-Nd isotopes, (ii) the grain-size distribution of the size fraction greater than 2 mikro m, and (iii) the distribution of trace elements in feldspar, pyroxene, apatite, garnet, and zircon. The results will contribute to a better understanding of the local and regional atmospheric circulation and provide new constraints for reconstructing the atmospheric records in Central Asia for critical time-intervals characterised by different climatic modes. The Baikal data, tracing changing atmospheric patterns and flow regimes, shall be compared with climatic records from Central Europe. This project is an innovative contribution to the ongoing EU project 'CONTINENT'.