Im Rahmen des Vorhabens wird eine neue Generation von Klimamodellen evaluiert, die es durch die Verwendung unstrukturierter Gitterverfahren erlaubt, die Auflösung lediglich in dynamisch relevanten Regionen zu erhöhen. Im Zentrum des Vorhabens steht dabei die Frage, inwieweit eine bessere Darstellung von Ozeanwirbeln und der SST-Gradienten im Golfstrom in Ozeanmodellen zu einer besseren Simulation der Zirkulation sowie von Tiefdruckgebieten und Starkniederschlagsereignissen im Nordatlantik und über Europa führt. Das Projekt hat damit das Potential, die Darstellung klimarelevanter Prozesse in Modellen zu verbessern und damit die Unsicherheiten von regionalen Klimaprojektionen zu reduzieren. Des Weiteren liefert das Vorhaben Einblicke in die Rolle von Ozeanwirbeln und dem Golfstrom für das Wetter und Klima in Europa. Kick-off-Treffen in Deutschland, Rechenzeitantrag für die Sensitivitätsexperimente am DKRZ, Bereitstellung der grobauflösenden Modelldaten für alle Projektteilnehmer, Bereitstellung der hochauflösenden Modelldaten für alle Projektteilnehmer, Anpassung der numerischen Tracking-Software und Erstellung einer Datenbank, Entwicklung der Metriken für den Ozean, Implementierung eines Verfahrens zur Berechnung von atmosphärischen Feuchtetransporten, Bestimmung der Rolle der Wirbel auf die turbulenten Flüsse, Validierung der modellierten Tiefdruckgebiete, Bestimmung des Einflusses unterschiedlicher Wärmefluss-Parametrisierungen, Abschluss der Evaluierung der Modellexperimente mit Hilfe der Performance-Metriken, Evaluierung der Antriebe für atmosphärische Feuchtetransporte, Evaluierung der Rolle der Tiefdruckgebiete für Feuchtetransporte, Evaluierung des ozeanischen Einflusses auf hydrologische Extremereignisse, Veröffentlichung sowie Präsentation der Ergebnisse in begutachteten Fachzeitschriften und auf internationalen Tagungen.
Es ist das Ziel des Teilprojektes, aus gemessenen Veränderungen des Ostgrönlandstromes Einsichten in die Ursachen der Schwankungen der für die thermohaline Zirkulation des Atlantiks wichtigsten Ausstromkomponenten des Systems Arktischer Ozean/Europäisches Nordmeer zu erhalten: Dem Frischwasserausstrom und den Overflows. Nach dem bisherigen Kenntnisstand ist davon auszugehen, dass der Ostgrönlandstrom als Randstrom des Systems Arktischer Ozean/Europäisches Nordmeer bei 75Grad N alle Wassermassenkomponenten transportiert, die am Ausstrom von Frischwasser und Overflows in den Nordatlantik beteiligt sind. Weiterhin ist davon auszugehen, dass Veränderungen der Wassermassenzusammensetzung und der -transporte des Ostgrönlandstromes mit NAO- (Nordatlantischer Oszillation) -bedingten Zirkulationsschwankungen des Systems Arktischer Ozean/Europäisches Nordmeer verknüpft sind. Die Arbeiten sehen vor, mit Hilfe von verankerten Geräteketten Bestimmungen der Zusammensetzung des Ostgrönlandstromes aus Frischwasser, Eis, rezirkulierendem Atlantischen Wasser und konvektiv gebildetem Arktischen Zwischenwasser durchzuführen. Eine neu entwickelte Messanordnung von Temperatur-Salzgehaltssensoren für verankerte Messungen unter dem Eis auf dem ostgrönländischen Schelf wird dabei zum Einsatz kommen. Mit Hilfe historischer Daten von 75Grad N, der Framstraße und der Dänemarkstraße können die Messungen in die beobachtete längerfristige und großskalige Veränderlichkeit des Zirkulationssystems im atlantisch-arktischen Sektor eingebunden werden. Dazu sollen auch die Ergebnisse der Zirkulationsmodellierung in anderen Teilprojekten des SFB herangezogen werden.
Extratropical cyclones and persistent anticyclones, also referred to as atmospheric blockings, are key synoptic-scale weather systems that strongly determine the evolution of daily weather in Europe. Recent research has quantified that also many extreme events are linked to the passage of these systems; e.g., extreme precipitation and wind co-occur frequently with cyclones. It is therefore of crucial importance to understand the dynamics of cyclones and blockings and the reasons why their prediction at times fails. A central aspect, which has been increasingly considered during the last years, is the interaction of dry dynamical and moist physical processes for the dynamics and forecasting of cyclones and blockings. In our current SNF project and in accompanying group activities, we have been mainly focusing on the role of moist ascending airstreams in extratropical cyclones, so-called warm conveyor belts (WCBs), and could clarify their role for the formation of low-level positive and upper-level negative potential vorticity (PV) anomalies, both in detailed case study simulations and from a climatological point of view. Due to their cross-isentropic transport of low-PV air into the upper-level ridges, WCBs tend to intensify these ridges and modify the downstream flow at the level of the jet stream. The cloud microphysical processes within the ascending WCB air have been investigated, leading to a refined picture of the various phase transitions and the related release of latent heat associated with the cloud and precipitation mechanisms in WCBs. The aircraft field experiment T-NAWDEX-Falcon, to which we will contribute in October 2012, will provide in-situ observations of these complex processes. In this continuation project, novel aspects of the role of diabatic processes for the evolution of cyclones and blockings will be addressed, which extend our current work on WCBs. To further advance the understanding of these fundamental and complex processes, the main objectives of this project are to (i) investigate the role of positive low-level PV anomalies in WCBs for the evolution of the associated cyclones, (ii) identify the impact of various cloud microphysical processes on the mesoscale PV structures within cyclones, (iii) quantify the evolution of cirrus cloud properties and associated radiative impact in the WCB outflow, (iv) utilize observational data from the aircraft field experiment T-NAWDEX-Falcon to better characterize these processes in nature and for assessing the accuracy of their implementation in numerical models, and (v) assess the role of microphysical PV modifications for the quality of weather system predictions. The project will also contribute to the aircraft experiment ML-CIRRUS in 2014 and to the planning of an international T-NAWDEX activity in 2015. usw.
Ziel des Teilprojekts ist es, die langfristige Variabilität von Extremereignissen im nordatlantischen Raum zu untersuchen und damit einen Beitrag zur Bewertung möglicher zukünftiger Klimaänderungen zu liefern. Dazu sollen im Gegensatz zur letzten Antragsphase verschiedene statistische Verfahren angewandt werden, um die bestehenden regionalen atmosphärischen Rekonstruktionen über das bisherige Zeitfenster 1948-2004 in Richtung Vergangenheit zu verlängern. Da das Klima auch auf längeren als den bisher untersuchten Zeitskalen variiert, wird hiervon ein besseres Verständnis bei der Bewertung von Extremereignissen und deren Variabilität erwartet. Die Ergebnisse werden mit denen der letzten Antragsperiode verglichen und bewertet werden.
In diesem Teilprojekt werden mögliche Veränderungen der nordatlantischen Zyklonen beim Übergang auf das europäische Festland untersucht. Hier ist eine Fortführung der Arbeiten aus dem TP F2 (vorher C1) der SFB Phasen 1998-2006 geplant. Die Arbeiten beinhalten neben Einzelfalluntersuchungen, um im Detail Veränderungen im Wasserhaushalt einzelner Zyklonen beim Übergang von Wasser auf Land zu erkennen und zu quantifizieren, ebenso die Einordnung der Einzelereignisse in die heutige Klimatologie. Zusätzlich soll der Wasserhaushalt von Zyklonen unter veränderten Klimabedingungen analysiert werden.
Dieses Teilprojekt befasst sich mit der Analyse der Meereisdynamik im Europäischen Nordmeer. Zum Einsatz kommen neue Methoden der Satellitenfernerkundung von Meereis. Diese ermöglichen entscheidende Verbesserungen, z. B. der räumlichen Auflösung und der Genauigkeit, und damit ein umfassenderes Verständnis der Meereisdynamik in punkto Verteilung, Typ, Drift und Dicke. Die Resultate tragen zum Gesamtziel des SFB512 bei, indem sie helfen Ozean-Eis-Atmosphäre Wechselwirkungen besser zu quantifizieren, die Rolle des Meereises im Klimasystem Nordatlantik besser zu verstehen und seinen zukünftigen Einfluss besser vorherzusagen.
Die Arbeiten des Teilprojektes konzentrieren sich auf die Vorhersagbarkeit im Ozean und im Meereis. Ein Fokus ist dabei auf die interannuale Klimavariabilität im nördlichen Nordatlantik und in der Arktis samt angrenzender Gebiete gerichtet. Auf längeren Zeitskalen soll die Abhängigkeit des Vorhersagepotenzials der meridionalen Overturningzirkulation des Nordatlantiks von veränderten Klimabedingungen analysiert werden. Die Untersuchungen werden mit einer Hierarchie von gekoppelten Atmosphäre-Ozeanmodellen durchgeführt.
Die von den neuen Hamburger IPCC-Szenarien-Simulationen prognostizierten Änderungen im Klima-system des Nordatlantiks werden in diesem Teilprojekt ermittelt, ihre Ursachen untersucht und der natürlichen Variabilität gegenübergestellt. Im Fokus stehen die in den bisherigen Projektphasen des Sonderforschungsbereichs untersuchten Aspekte Zyklonen und Zyklonenzugbahnen, Telekonnektio-nen und Vorhersagbarkeit. Hiermit eng verknüpft sind Fragen nach potentiellen Änderungen des Was-serkreislaufs und des Auftretens von Extremereignissen.
Während im ersten Teil des Vorhabens eine klimatologische Untersuchung des in Tiefdruckgebieten gebildeten Wolkeneises durchgeführt werden soll, widmet sich der zweite Teil der Analyse von Strömungen in diesen Tiefdruckgebieten im Hinblick auf die Wolkeneisbildung. Im dritten Teil soll untersucht werden, welchen Einfluss die Sublimation und das Schmelzen von Wolkeneis auf die Entwicklung und mesoskalische Struktur von Tiefdruckgebieten hat.
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