Im Rahmen des Projektes soll am Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik (IAP) die Bedeutung der Mesoskalen für die dynamische Kopplung von Tropo- und Stratosphäre, insbesondere während des Nordwinters, erforscht werden. Die Methodik basiert auf numerischen Experimenten mit einem hochaufgelösten mechanistischen globalen Zirkulationsmodell in Kombination mit hochgenauen Turbulenzmessungen mithilfe von Radars und Sensoren auf Ballons. Entsprechende Entwicklungen hierfür wurden bereits durchgeführt. Die Messungen finden sowohl am IAP in Kühlungsborn (54N) als auch bei der Forschungsstation ALOMAR in Nordnorwegen (69M) statt. Im Einzelnen soll die Wechselwirkung von Schwerewellen (GWs) und Rossby-Wellen (RWs) unter dem Aspekt der genauen Ursachen für die planetaren RWs, welche die natürlichen Variabilitätsmuster in der Tropo- und Stratosphäre bestimmen, untersucht werden. Weiterhin soll die turbulente Dissipation im Bereich der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre, die ein Maß für die Schwerewellenaktivität sowie für die mesoskalige Energiekaskade darstellt, quantifiziert werden. Mithilfe von Sensitivitätsrechnungen werden die Änderungen der planetaren RWs und der Energiekaskade bei globaler Erwärmung abgeschätzt. Außerdem sollen mithilfe der Modellsimulationen die Mischungseffekte durch GWs auf den Spurengastransport und das Alter der Luft abgeschätzt werden.
Ziel des Projekts ist die Verbesserung der Genauigkeit der Simulation planetarer Wellen über dem Atlantik und der deterministischen Vorhersagbarkeit der Witterung über Europa. Dieses Ziel soll durch die explizite Simulation der meso-beta Skalen der atmosphärischen Dynamik in der Entwicklungsregion stark wachsender Rossbywellenzüge erreicht werden. Die Veränderungen in der Dynamik sollen statistisch untersucht und die Relevanz der meso-beta Skalen für die dekadische Vorhersage in Europa quantifiziert werden. Auf diese Weise sollen Beiträge zum Verständnis der Mechanismen der interannuellen bis dekadischen Vorhersagbarkeit geleistet werden. Zunächst sollen die Modellkomponenten des operationellen Systems von MiKlip, ECHAM und COSMO-CLM, evaluiert und eine gekoppelte Version entwickelt werden. Die Ergebnisse der klassisch genesteten COSMO-CLM und der gekoppelten Simulationen sollen mit der Referenzlösung des ECHAM, den Beobachtungen und miteinander verglichen werden. Die Veränderungen der Dynamik und insbesondere der Entwicklung von außertropischen Stürmen und Zyklonen sollen speziell untersucht werden. Es ist vorgesehen, die Einflussfaktoren auf die Vorhersagbarkeit zu untersuchen, insbesondere die räumliche Auflösung des Regionalmodells und des Ozeans. Gegebenenfalls soll die Performance der gekoppelten Version optimiert, die relevanten Modellentwicklungen dokumentiert und in das operationelle Vorhersagesystem integriert werden.