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Projekt
Untersuchung und Quantifizierung der Rückkopplung zwischen der Atmosphäre und dem System Boden-Vegetation unter dem Einfluss des Klimawandels
Antragsteller
Professor Dr. Volker Wulfmeyer
Fachliche Zuordnung
Bodenwissenschaften
Förderung
Förderung von 2012 bis 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 193709899
Die Entwicklung einer neuen Generation von regionalen Klimamodellen ist fundamental für die Simulation des regionalen Klimawandels einschließlich extremer Ereignisse. Die Qualität gegenwärtiger Simulationen ist noch unzureichend über viele Regionen Europas und komplexem Gelände. Modelevaluationen zeigen, dass genauere Simulationen durch verbesserte Darstellungen in den folgenden Bereichen realisiert werden können: (a) Die Energieschließung an der Landoberfläche, (b) die Rückkopplungsprozesse im System Boden-Vegetation-Atmosphäre (SVA) sowie (c) Wolken und Niederschlag durch die Beseitigung der Konvektionsparametrisierung. In diesem Projekt werden diese drei Bereiche erforscht, so dass die Resultate in die Entwicklung und Verfeinerung des integrierten Landsystemmodells (ILMS) der FOR1695 eingehen können. Dieses wird durch drei Arbeitspakete erreicht: (1) Die Untersuchung der SVA-Rückkopplung mittels einer Synergie von Fernerkundungssystemen in Kombination mit Simulationen eines Atmosphären-Landoberflächen-Feldfrucht-Modells (ALCM) bis in die "graue Zone". Entsprechende Beobachtungen und Modellresultate auf der turbulenten Skala verbessern das Prozessverständnis und erlauben die Untersuchung der Turbulenzparametrisierung in der konvektiven Grenzschicht. Die Hochskalierung von Flüssen über eine Serie von Modellauflösungen und detaillierte Vergleiche mit Lidar-Messungen gibt Einblick in die Darstellung von Flüssen an der Landoberfläche und ermöglicht Vorschläge zur verbesserten Parametrisierung der Turbulenz. (2) Durchführung einer konvektionserlaubenden (CP) Klimasimulation in der Mitteleuropa während einer Verifikationsperiode mit dem ALCM, die jüngste Verfeinerungen in Bezug auf die Darstellung von Agrar-Landoberflächen beinhaltet. Es wird erwartet, dass diese Auflösung zu einer höheren Genauigkeit der Simulationen führt, da SVA-Rückkopplungsprozesse über komplexen Landoberflächen inklusive der Entwicklung von Wolken und Niederschlag wesentlich besser erfasst werden. Dieses soll durch die Anwendung moderner Verifikationsmaße für extreme Temperatur- und Niederschlagsereignisse nachgewiesen werden. (3) Durchführung einer ersten Klimaprojektion mit dem ILMS unter CP-Auflösung bis 2040 zur Reduktion der gegenwärtigen Probleme, z.B. verursacht durch die Konvektionsparametrisierung. Die Entwicklung der Temperatur- und Niederschlagsstatistiken wird untersucht und Indizes für die Charakterisierung von Dürren und extremen Niederschlagen angewandt. Insgesamt geben die Ergebnisse eine Leitlinie für die Entwicklung des Klimas in Europa für die Optimierung landwirtschaftlicher Aktivitäten mit Fokus auf Südwestdeutschland. Die Änderung der Landbedeckung während der ILMS-Simulation wird berücksichtigt und koppelt zurück zum Klima. Deswegen kann mit den Simulationen untersucht werden, in welchem Maße Änderungen der Landbedeckung oder der Antrieb durch die Treibhausgase zu den regionalen Klimaänderungen innerhalb der nächsten Dekaden beitragen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
