Die Rolle der Stratosphäre für dekadische Klimavorhersagen

Im Vorhaben STRATO wird die Bedeutung der Stratosphäre für mittelfristige Prognosen des Klimas untersucht und bewertet. Im Vordergrund steht die Quantifizierung der Reaktion des gekoppelten Atmosphäre-Ozean-Systems auf die dekadische Variabilität der Stratosphäre. Analysen von Beobachtungsdaten sowie Studien auf der Grundlage von numerischen Modellsimulationen zeigen einen deutlichen Einfluss dekadischer stratosphärischer Veränderungen auf die Troposphäre. Es ist daher davon auszugehen, dass die Berücksichtigung stratosphärischer Prozesse zu einer Verbesserung der Vorhersage dekadischer Klimaänderungen führen wird. In dem Vorhaben werden vor allem die Rolle der solaren Aktivität (11-jähriger Sonnenzyklus, siehe Abbildung 1) sowie der internen Variabilität der Stratosphäre auf dekadischen Zeitskalen und die sich daraus ergebenden troposphärischen Reaktionen (siehe Abbildungen 2 und 3) untersucht.

STRATO liefert quantitative Aussagen zur Verbesserung der Fähigkeiten eines Vorhersagemodells für mittelfristige Klimaänderungen durch die Berücksichtigung stratosphärischer Prozesse (Modul B). Die Expertisen aus STRATO fließen in eine Bewertung der Belastbarkeit mittelfristiger Klimaprognosen ein, insbesondere zur Rolle der Stratosphäre und ihrer Veränderlichkeit auf dekadischen Zeitskalen (Modul D). STRATO kann Daten bereit stellen, die zur Initialisierung der Stratosphäre im neuen MiKlip-Modellsystem benötigt werden (Modul A). Daten der verschiedenen Modellstudien, die in STRATO durchgeführt und analysiert werden, können zum Zwecke des Tes-tens von Methoden und Techniken zur Skalierung auf kleinere räumliche Strukturen im Bereich der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre herangezogen werden (Modul C). Des Weiteren ergeben sich aus den Studien in STRATO quantitative Informationen zu den Unsicherheiten bisher angewendeter Modellsysteme zur Beschreibung der oberen Troposphäre und Stratosphäre (Modul E).

Die in STRATO erzielten neuen Erkenntnisse über die Wechselwirkungen der Stratosphäre mit dem System Troposphäre-Ozean werden die mittelfristige Klimaprognose insgesamt verbessern. Insbesondere wird das Projekt zu einem grundlegenden Prozessverständnis der Auswirkungen der dekadischen Sonnenvariabilität und der internen stratosphärischen Variabilität auf das System Atmosphäre-Ozean auf der dekadischen Zeitskala beitragen. Ergebnisse der Untersuchungen in STRATO werden direkt dem MiKlip-Vorhersagesystem in Form von Empfehlungen zur Weiterentwicklung des MiKlip-Modellsystems bzw. von entsprechender Software zur Verfügung gestellt und somit zu einer Verbesserung der Vorhersagequalität auf der dekadischen Zeitskala führen. STRATO wird demnach einen Beitrag zum grundsätzlichen Verständnis des Klimasystems der Erde liefern, der auch über MiKlip hinaus in die Klimamodellierung einfließen wird.

Ziele

• Quantifizierung des Einflusses des solaren stratosphärischen Antriebs für dekadische Klimaprognosen.
• Bestimmung der Bedeutung der internen stratosphärischen Variabilität für dekadische Klimaprognosen.
• Analyse und Bewertung der Relevanz dekadischer stratosphärischer Variabilität für das ge-koppelte Atmosphäre-Ozean-System.