Modellinitialisierung mit teilweise gekoppelten Spin-up

Die Erfassung und Vorhersage interner Klimavariabilität, die sich auf dekadischer und längerer Zeitskala entwickelt, ist ein wichtiger Aspekt dekadischer Klimavorhersage. Dies unterscheidet dekadische Klimavorhersage von Szenarienrechnungen. Das Problem erfordert die Initialisierung von Klimamodellen mit einem realistischen Zustand des Klimasystems, der Informationen über die Tendenzen in den Wärme- und Süßwasserspeichern enthält.

Modini wird eine neue Methode zur Initialisierung der Ozean- und Meereiskomponenten in einem gekoppelten Klimamodell entwickeln und hinsichtlich Skill und Vorhersagepotential testen. Dabei wird großer Wert auf die Einfachheit, Flexibilität und Effizienz der Methode gelegt, die eine einfache Möglichkeit der Datenassimilation in ein Klimamodell darstellt, die zudem unrealistische Anpassungsprozesse während der Vorhersageperiode vermeiden soll.

Üblicherweise werden aufwändige Datenassimilationssysteme verwendet, um dynamisch konsistente Anfangsbedingungen anhand der vorhandenen Beobachtungen zu generieren. Da solche Systeme aber extrem aufwändig sind, muss nach alternativen Methoden gesucht werden. Ozean-Meereismodelle, die mit atmosphärischen Beobachtungen angetrieben werden, können viel beobachtete Phänomene korrekt beschreiben. Wegen fehlender Rückkopplungen mit der Atmosphäre sind solche Modelle allein aber nicht geeignet, um die Ozean- und Meereiskomponenten in einem gekoppelten System zu initialisieren.

Modini verfolgt eine Methode der Initialisierung von gekoppelten Klimamodellen, in der das gesamte Modelle einen spin-up durchläuft. Das System wird nahe an die Beobachtungen zu Beginn der Vorhersageperiode herangeführt, indem beobachtete Windschubanomalien für das Ozean-Meereis Untersystem verwendet werden während Wärme- und Süßwasserflüsse vom gekoppelten System interaktiv berechnet werden. Außerdem wird die Vorgabe anderer Flüsse zwischen Ozean-Meereis und Atmosphäre auf die Tauglichkeit für die Initialisierung untersucht werden.

Ziele

• Entwicklung einer neuen Methode zur Initialisierung der Ozean- und Meereiskomponenten in gekoppelten Klimamodellen für die anschließende dekadische Vorhersage im gekoppelten System.

• Bereitstellung eines Teils eines operativen Systems für die dekadische Klimavorhersage.

• Untersuchung des Einflusses von Ozean- und Meereiszustand auf die langfristige Variabilität des gekoppelten Atmosphäre-Ozean-Meereis-Systems.

• Bestimmung des relativen Einflusses von unterschiedlichen Flüssen zwischen Atmosphäre und Ozean auf die interannuelle und dekadische Variabilität in Ozean und Meereis.

• Verbessertes Verständnis der Rückkopplungsprozesse in gekoppelten Klimamodellen.

Die Implementation der teilweise gekoppelten Initialisierung in das MPI-ESM ist abgeschlossen und die Ergebnisse werden derzeit ausgewertet. Diese Methode kann im MiKlip System eingesetzt werden.

Referenzen

Ding, H., Greatbatch, R. J., Latif, M., Park, W. and Gerdes, R. (2013a) Hindcast of the 1976/77 and 1998/99 climate shifts in the Pacific Journal of Climate, 26 . pp. 7650-7661. doi: 10.1175/JCLI-D-12-00626.1.

Ding, H., Greatbatch, R. J., Park, W., Latif, M., Semenov, V. and Sun, X. (2013b) The variability of the East Asian Summer Monsoon and its relationship to ENSO in a partially coupled climate model Climate Dynamics . doi: 10.1007/s00382-012-1642-3.