Schnelle Ozonchemie für globale Klimamodelle

Stratosphärisches Ozon spielt eine wichtige Rolle als klimawirksamer Bestandteil der Atmosphäre. Mit bisherigen Ansätzen ist es jedoch numerisch extrem aufwändig, die vielfältigen Wechselwirkungen zwischen der Ozonschicht und dem Klimasystem in Klimamodellen zu berücksichtigen. Daher ist Ozon in derzeitigen Klimamodellen üblicherweise fest vorgeschrieben und Wechselwirkungen zwischen Ozonschichtänderungen und Klimaänderungen werden vom Modell nicht wiedergegeben. Dieser Ansatz unterschätzt die Auswirkungen von Variabilitäten stratosphärischen Ozons auf die Muster von Klimaänderungen am Erdboden insbesondere auf Zeitskalen von Monaten zu Jahren und ignoriert die transienten Wechselwirkungen zwischen Ozonschichtänderungen und Klimaänderungen auf der dekadischen Zeitskala. 

Mit Chemistry Climate Models (CCMs) existiert eine Klasse von Modellen, welche stratosphärische Chemie und die Ozonschicht als interaktiven Bestandteil des Models beinhalten. Diese Modelle enthalten jedoch üblicherweise keinen interaktiven Ozean und sind numerisch derart aufwändig, dass sie nicht in der Lage sind, mehrere IPCC Emissionsszenarien zu prozessieren oder multiple Ensembleläufe auszuführen. 

Arbeiten am AWI haben zu der Entwicklung eines innovativen Systems gekoppelter Differentialgleichungen geführt, welche die saisonale Entwicklung polarer Ozonchemie simulieren. Das SWIFT genannte Modell beinhaltet alle wesentlichen chemiekalischen und physikalischen Prozesse. Obwohl SWIFT extrem schnell ist und hunderte von Jahren pro Sekunde prozessiert, ist es daher auf eine weiten Bereich klimatischer Bedingungen anwendbar.