FONA MiKlip :: B-WP3

B-WP3 - FAST-O3-II: Schnelle stratosphärische Ozonchemie für globale Klima-Modelle II

Projektziele:

Die Relevanz von Wechselwirkungen zwischen dem Klima und der Ozonschicht ist seit langem bekannt (z.B. Thompson und Solomon, Science, 296, 895, 2002). Es ist daher langfristig unabdingbar, diese Wechselwirkungen in Klimamodellen zu berücksichtigen. Weil die Kopplung eines vollen stratosphärischen Chemiemodells an ein Klimamodell aber sehr viel Rechenzeit benötigt, wird normalerweise in Modellen, wie sie zum Beispiel für die Berichte des IPCC eingesetzt werden, eine fest vorgeschriebene, nicht interaktive Ozonschicht verwendet. Daher wird das schnelle und gleichzeitig akkurate interaktive stratosphärische Chemiemodell SWIFT zum Einsatz im Klimamodellen weiter entwickelt, um diese Interaktionen zu ermöglichen. In FAST-O3-II wird dieses Modell in MPI-ESM1.1 implementiert werden und Ensemble-Läufe werden durchgeführt werden. Ozonfelder werden als Randbedingungen dem MiKlip-Vorhersage-System zur Verfügung gestellt.

Projektstruktur und Tasks:

Das Projekt unterteilt sich in 3 Workpackages und 9 Tasks. WP3.1 wird vom AWI durchgeführt, WP3.2 wird von der FU Berlin durchgeführt, WP3.3 ist ein gemeinsames aRBEITSPAKET.

WP 3.1 Weitere Verbesserung des existierenden SWIFT-Moduls

Task 3.1.1 Einbau des Effekts von sich ändernden N2O- und CH4-Emissionen
Task 3.1.2 Update der kinetischen Parameter basierend auf kürzlichen Fortschritten in Labormessungen
Task 3.1.3 Verbesserung der Formulierung des Systems von Differentialgleichungen basierend auf chemischen Reaktionsraten des ATLAS Chemie- uns Transportmodells

WP3.2 Implementation in MPI-ESM1.1

Task 3.2.1 Implementation der SWIFT-Version, die während MiKlip entwickelt wurde, in MPI-ESM1.1
Task 3.2.2 Implementation der SWIFT-Version, die in WP3.1 entwickelt wurde, in MPI-ESM1.1
Task 3.2.3 Bereitstellung von Ozonfeldern als Randbedingungen für das MiKlip-Vorhersage-System

WP3.3 Validierung und Beurteilung von MPI-ESM1.1 gekoppelt an SWIFT

Task 3.3.1 Tests und Validierung
Task 3.3.2 Ensemble-Simulationen mit MPI-ESM1.1
Task 3.3.3 Dekadische Vorhersagen mit MiKlip-SWIFT

Deliverables:

M3.1 Implementation von SWIFT in MPI-ESM1.1
M3.2 Läufe mit MPI-ESM1.1 gekoppelt mit SWIFT verfügbar

Abbildung 1: Leistung des polaren SWIFT-Moduls. Interannuale Variabilität des wirbelgemittelten Ozons am Ende des nordpolaren Winters kurz vor dem Zusammenbruch des Polarwirbels in 46 hPa Höhe. Blau: Resultate von 35 Läufen von SWIFT als polares Chemiemodul im ATLAS Chemie- und Transportmodell, angetrieben von ECMWF ERA Interim Reanalyse-Daten. Rot: MLS Satelliten-Messungen zum Vergleich.

Fortschritt:

Die Entwicklung des polaren und extrapolaren SWIFT-Modells wurde abgeschlossen und die Modelle wurden erfolgreich gegen Daten des MLS-Satelliteninstruments und Läufe des ATLAS Chemie- und Transport Modells validiert. Das polare SWIFT-Modell wurde erfolgreich mit dem EMAC-Modell gekoppelt. Die Modellbeschreibung des polaren SWIFT-Modells wurde veröffentlicht. EMAC mit SWIFT-Chemie wurde erfolgreich gegenüber Modellsimulation mit kompletter Chemie und Beobachtungen validiert.