Datenbasierte Analyse zentraler Rückkopplungsmechanismen im Klimasystem zur Einschränkung der Unsicherheit von Klimaszenarien
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im durchgeführten Projekt konnte im Rahmen von umfangreichen Ensemble-Simulationen der Einfluss der Stärke des Strahlungsantriebs durch Aerosole auf regionale Erwärmungstrends im 20. Jahrhundert aufgezeigt werden. Hierbei wurden systematisch unsichere Modellparameter in einem rechen-effizienten Klimamodell (CLIMBER-2) variiert, um insbesondere die Unsicherheit in der Größe der Klimasensitivität abbilden zu können. Es wurden verschiedene Ensemble-Experimente durchgeführt, welche die große Unsicherheit bezüglich der Strahlungswirkung von Aerosolen auf die Temperaturentwicklung des letzten Jahrhunderts abgebildet haben. Durch den Vergleich der Modellergebnisse mit Messdaten des Temperaturverlaufs im 20. Jahrhundert konnten wir zeigen, dass die Annahme eines deutlich negativen Strahlungsantriebs durch Aerosole regionale Erwärmungstrends liefert, welche nicht in Übereinstimmung mit den Messdaten sind. Unsere Ergebnisse legen eine globale Abschätzung des Gesamt-Aerosoleffekts (direkte und indirekte Strahlungswirkung) von etwa -1 W/m2 nahe. Die Kombination aus Messdaten der globalen und regionalen Temperaturerwärmung erlaubt es somit, Modelle mit sehr kleiner oder großer Klimasensitivität als unrealistisch zu verwerfen. Eine probabilistische Interpretation der Ergebnisse wird in 2010 erfolgen. Ermöglicht wurde das Generieren von Modellen sehr unterschiedlicher Stärke in der Klimasensitivität durch verschiedene – im Projekt entwickelte und implementiere – verbesserte Beschreibungen des Wasserdampf- und Wolken-Verhaltens in CLIMBER-2. Somit ist es erstmals gelungen, ein Ensemble von Versionen eines intermediär-komplexen Klimamodells zu generieren, welches durch Variation unsicherer Modellparameter die Spanne in den simulierten Rückkopplungsstärken hochkomplexer Klimamodelle (GCMs) abdeckt. Das neue Modellensemble wird insbesondere bei geplanten probabilistischen Folgeuntersuchungen zur Anwendung kommen, um Unsicherheiten in der simulierten Temperaturantwort auf unterschiedliche Szenarien des Strahlungsantriebs systematisch abbilden zu können. Für Sensitivitätsstudien zukünftiger CLIMBER Simulationen (beispielsweise die Simulation glazialer Zyklen) werden die im Projekt entwickelten CLIMBER-2 Versionen ebenfalls eine wichtige Rolle spielen. Ein Übertrag der neu entwickelten Parametrisierungen auf die nächste CLIMBER Generation ist vorgesehen. Die explizite Berechnung des CO2 Strahlungsantriebs sowie der Boltzmann Temperaturantwort hat uns erlaubt, die Aussagekraft der diagnostizierten Rückkopplungsstärken zu beurteilen: wie gut beschreiben diese Größen die zu erwartende Reaktion der Globaltemperatur auf eine Störung der Strahlungsbilanz? Es hatte sich hierbei gezeigt, dass die näherungsweise, lineare Beschreibung der Systemantwort geeignet ist, das Verhalten von Modellversionen kleiner und moderater Sensitivität zu erklären. In unserem Modellensemble führt jedoch die Information der berechneten Rückkopplungsstärken bei Modellen großer Klimasensitivität zu einer Überschätzung der zu erwartenden Temperaturantwort.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Comment on „Aerosol radiative forcing and climate sensitivity deduced from the Last Glacial Maximum to Holocene transition” by Petr Chylek and Ulrike Lohmann, Geophysical Research Letters 35, (2008)
Andrey Ganopolski and Thomas Schneider von Deimling
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„Are paleo-proxy data helpful for constraining future climate change?”, PAGES News, 16, (2008)
Schneider von Deimling, T., A. Ganopolski, H. Held, S. Rahmstorf
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"Constraining Ocean Diffusivities from the 8.2 ka event". Climate Dynamics (2009)
Lorenz, H. Held, E. Bauer, T. Schneider von Deimling
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„Die Wetter-Zurücksage“, DFG Magazin Forschung 4/2009
Schneider von Deimling, T. und Rahmstorf, S.
