Modell-Validierung auf der Basis qualitativ hochwertiger Vertikalprofilbeobachtungen

Klimamodellrechnungen müssen mit historischen Beobachtungsdaten aus der echten Atmosphäre validiert werden. Innerhalb von MiKlip Modul E soll das Projekt MOSQUITO die Modellrechnungen anhand von Profilen der essentiellen Klimavariablen (ECVs) Temperatur, relative Feuchte, Wind, und Ozon überprüfen. Dies soll in der gesamten freien Atmosphäre, von der unteren Troposphäre bis in die mittlere Stratosphäre geschehen, und zwar auf der Basis vorhandener Radio- und Ozonsonden-Aufstiege. Zunächst sollen deutsche Stationen verwendet werden, aber dann soll auf europäische und weltweite Stationen erweitert werden.
Im Gegensatz zu den meisten Satellitendaten haben Radiosondenprofile relative feine Höhenauflösung. Durch Radiosondenwechsel ergeben sich aber Probleme bei der Datenhomogenität, sowohl im Raum als auch in der Zeit, vor allem über Zeiträume von Jahrzehnten (Seidel et al., 2004, Free et al. 2005, Haimberger et al., 2008; Steinbrecht et al., 2008, Miloshevich et al., 2009, Sun et al. 2010). In MOSQUITO sollen zunächst geeignete Radiosondendaten gesammelt werden, dann qualitätsgeprüft werden. Brüche sollen möglichst korrigiert werden. Die verbesserten Datensätze werden dann zur Validierung der MiKlip Simulationen verwendet.

Zeitreihen der Radiosondendaten erlauben Untersuchungen zu Klimaänderungen und Klimavariabilität, z.B. Auswirkungen atmosphärischer Zirkulationsmoden (Tele-Connections), oder Verbindungen zwischen Stratosphäre und Troposphäre. Diese Moden bieten gewisses Potential für Langzeit-Wettervorhersage und mittelfristige Klimavorhersagen (Thompson and Wallace, 2001; Baldwin and Dunkerton, 2001). In der Troposphäre ist dafür die El-Nino / Southern Oscillation Schwankung von großer Bedeutung (Latif, 2006). In der Stratosphäre sind Schwankungen auf verschiedenen Zeitskalen recht gut bekannt und relativ gut vorhersagbar: Z.B. der elf-jährige Sonnenzyklus, die quasi-zweijährige Schwankung der Winde am Äquator (QBO), oder die Schwankung der Brewer-Dobson-Zirkulation mit der Stärke des winterlichen Polarwirbels (van Loon and Labitzke, 1988; Steinbrecht et al., 2006). Radio- und Ozonsondendaten enthalten umfangreiche Informationen über diese Beiträge zur Klimavariabilität, die wir im Rahmen von MOSQUITO auch untersuchen wollen.