Computersimulationen zum atlantischen Atmosphäre/Ozean-System

Das Projekt ATMOS zielt auf ein besseres Verständnis der Prozesse, die das Klima im Nordatlantik beeinflussen. Ein besonderer Schwerpunkt soll hierbei auf Ozean-Atmosphären-Wechselwirkungen über der Golfstrom- und der Nordatlantikstromfront gelegt werden. Diese Regionen weisen starke Wärme- und Feuchteflüsse vom Ozean in die Atmosphäre auf. Aufgrund der Lage am Ursprungspunkt der Zugbahn nordatlantischer Tiefdruckgebiete ist es möglich, dass diese Prozesse bedeutenden Einfluss auf die langperiodische Variabilität (dekadische Zeitskalen) und die Vorhersagbarkeit des Klimas im Nordatlantikraum und darüber hinaus haben.

Bereits seit langer Zeit werden Studien zur langfristigen (saisonalen bis dekadischen) Vorhersage der Atmosphäre im Gebiet des Nordatlantiks durchgeführt (z.B. Ratcliffe & Murray (1970), Palmer & Sun (1985), Rodwell et al. (1999), Rodwell & Folland (2002)). Das Interesse wurde kürzlich durch eine Studie von Minobe et al. (2008) wiederbelebt, die die Wichtigkeit der Auflösung der SST-Front für die erfolgreiche Simulation des klimatologischen Niederschlags in dieser Region aufzeigte; hierfür wurde ein Modelllauf eines allgemeinen atmosphärischen Zirkulationsmodells (Atmospheric General Circulation Model, AGCM) getrieben durch hoch aufgelöste Meeresoberflächentemperaturen (Sea Surface Temperatures, SSTs) in Kontrast zu einem solchen mit geglätteten SSTs gestellt.

Hand (2010) konnte zeigen, dass das ECHAM Atmosphärenmodell in der Lage ist, die klimatologischen Muster der Atmosphäre in der Golfstrom-Region erfolgreich zu reproduzieren. Ferner konnten in einem Ensemblelauf mit 5 Realisierungen, angetrieben durch 138 Jahre beobachtete SSTs (HadISST), Hinweise darauf gefunden werden, dass die mehrjährige bis dekadische Variabilität der Modellatmosphäre zu einem wesentlichen Teil mit der Variabilität der SST verknüpft ist.

Ziele

• Die im Rahmen von ATMOS zu beantwortenden Fragestellungen lauten im Speziellen:
• Welche Rolle spielt die Auflösung des antreibenden SST-Musters für die Antwort des AGCMs?
• Welche lokalen atmosphärischen Muster gehen mit spezifischen SST-Mustern in dieser Region einher und gibt es Hinweise darauf, dass diese Region im Modell Fernwirkungen in anderen Regionen initiiert.

Zur Beantwortung dieser Fragen sind zwei Arten von Experimenten mit dem Atmosphärenmodell ECHAM 5 geplant:

• Experimente verschiedener Auflösung mit zeitlich variablen, beobachteten SSTs, respektive SSTs aus Reanalysedaten.
• Sensitivitätsexperimente mit fixen SST Anomalien. Die Anomalien sollen hierbei aus den zeitlich variablen Läufen/Beobachtungsdaten in einer Weise gewählt werden, dass sie spezifische idealisierte Zustände der SST-Front widerspiegeln.