Die Forschungsarbeit innerhalb der Modul A Koordination befasst sich mit Methoden zur Initialisierung gekoppelter Klimamodelle.

Die Güte dekadischer Vorhersagen mit gekoppelten Klimamodellen ist grundsätzlich abhängig von der Wahl und Qualität der Anfangsbedingungen. Dekadische Vorhersagen sollten daher von bestmöglichen Schätzungen des aktuellen Klimazustands gestartet werden. Die Verbesserung der Klimaprognosen über den gegenwärtigen Stand hinaus verlangt erstens, dass Methoden zur Bestimmung des momentanen Klimazustands optimiert werden, zweitens, dass die Verfahren, mit Hilfe derer die erstellten Schätzungen in Anfangsbedingungen der Klimamodelle verwandelt werden, verbessert werden und drittens, dass gleichzeitig die verwendeten Modelle selber optimiert werden. Ein grundsätzliches Problem hierbei ist die Tatsache, dass die Modellklimatologien  in der Regel im Vergleich zu den Beobachtungen wesentlich verfälscht sind. Folglich werden i. A. nur Anomalien, d.  h. Abweichungen von einem mittleren Zustand, zur Initialisierung verwendet. Um den Initialisierungsschock zu minimieren, müssen wir lernen, Modelle mit dem gesamten beobachteten Klimazustand zu initialisieren, so dass auch nicht-initialisierte oder nicht hinreichend beobachtete Komponenten während der Initialisierung mit angepasst werden. Die Forschungsarbeit innerhalb der Modul A Koordination wird sich mit Methoden zur Initialisierung gekoppelter Klimamodelle befassen.

Ziele

• Verbesserung der Initialisierung gekoppelter Klimamodelle: Anfangsbedingungen für gekoppelte Klimaprognosen müssen verbessert werden; sie müssen wirklich global sein, reduzierte Unsicherheiten vorweisen, sowie auch eine  Meereiskomponente beinhalten. Unter den verbleibenden Problemen bei der Erzeugung der Anfangsbedingungen, die gelöst werden müssen, ist insbesondere auch die der Verminderung der Modelldrift.

• Verbesserung von Initialisierungsprozeduren: Zur Vermeidung von Schocks und von Modelldriften wurden Modelle bisher hauptsächlich nur mit Anomalien initialisiert. Methoden sollen verbessert werden, um Anfangsbedingungen aus Ozeanbeobachtungen mittels Ozean-Meereis-Synthesen zu bestimmen, die auch Informationen des mittleren Zustands bewahren.

• Verbesserung der Assimilationsmethoden für den Ozean, Kryosphäre, Land und Atmosphäre: Derzeit gehen die meisten Bemühungen in die Schätzung des Ozeanzustands. Auf dekadischer Zeitskala  werden Verbesserungen,  auch von Schätzungen des Zustands der Kryosphäre, des Landes und der Atmosphäre, erwartet.

• Verbesserung der gekoppelten Modelle durch Parameteroptimierung: Die Verbesserung eines gekoppelten Modells erfordert eine Verbesserung der Modellparameter. In der Vergangenheit wurden Modellparameter individuell abgestimmt. Mit Hilfe von Datenassimilation können auch Modellparameter optimiert werden. Die so verbesserten Parameter sollen dann in der Vorhersage verwendet werden.

• Einsatz von neuen (Satelliten) Beobachtungen für die Synthesen (z.B. SMOS, CryoSat-II, GOCE): In naher Zukunft sind viele zusätzliche Beobachtungen zu erwarten, insbesondere von Satelliten wie SMOS, CryoSat-II und GOCE. Wir müssen lernen, wie man entsprechende Informationen über den Ozean, das Meereis und das Land (Bodenfeuchte) zur Initialisierung  gekoppelter Modelle nutzbar macht.