Untersuchung der Zustands- und Zeitskalenabhängigkeit des Erdklimas mittels isotopischen Tracern in einem gekoppelten Klimamodell

• Antragstellerin: Professorin Dr. Kira Rehfeld
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre ; Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316076679

Es ist grundsätzlich unklar, ob globale und regionale Klimavariabilität mit der globalen Erwärmung zu- oder abnehmen wird. Für die Menschheit sind Variabilitätsänderungen jedoch äußerst wichtig, da sie die Frequenz von extremen Klima- und Wetterereignissen beeinflussen. Ziel dieses Projektes ist daher, die Beziehung zwischen Mittelwerts- und Variabilitätsänderungen der Erdtemperatur zu verstehen, und quantifizieren.Der Klimazustand der Erde während des Maximums des letzten Glazials ca. 21000 Jahre vor heute, und der Warmperiode im mittleren Holozän vor 6000 Jahren eignet sich dafür. Viele Klimamodell- und Paläoklima-Proxy-Studien haben zur Charakterisierung ihrer mittleren Klimazustände beigetragen. Ein Modell-Datenvergleich um belastbare Aussagen zu Variabilitätsunterschieden zu treffen, ist bislang aber nicht möglich. Erstens ist die Länge der Paläo-Klimamodell-Simulationen oft ähnlich der Zeit, die ein einziger polarer Eisbohrkern-Datenpunkt repräsentiert. Zweitens ist die Rolle natürlicher Treiber von Klimavariabilität in diesen Klimazuständen unbekannt, da die Simulationen ohne variable Sonnenstärke und vulkanische Emissionen gerechnet werden. Drittens sind stabile Wasser-Isotope in polarem Eis der Haupt-Proxy für vergangene Temperaturveränderungen, aber ihre Kalibration ist, insbesondere für die Antarktis, unsicher.Deshalb werden hier vier Erdsystemzustände simuliert, um systematisch Zusammenhänge zwischen der Erdtemperatur und Variabilitätsänderungen zu untersuchen. Ein Glazialzustand wird nach dem letzten Glazialen Maximum modelliert, ein Interglazial-Zustand nach dem mittleren Holozän. Für ein Super-Glazial und ein Super-Interglazial wird die globale Temperatur über die Veränderung von CO2-Konzentrationen und Eisschild-Größen weiter reduziert, bzw. erhöht. Zwei Ensemble-Sätze von 1000-jährigen Simulationen werden gerechnet, einer mit, einer ohne variable solare und vulkanische Aktivität. Da das Modell explizit die isotopische Signatur von Wasser simuliert, kann die Zustandsabhängigkeit der Proxy-Kalibration untersucht, und Veränderungen in atmosphärischer und ozeanischer Dynamik zugeordnet werden. Durch den Vergleich der Experimente mit und ohne Vulkan- und Sonnenvariabilität wird, zum ersten Mal, auch die Rolle natürlicher Treiber in der Erzeugung von Klimavariabilität aufgeklärt.Mit einem umfassenden Modell-Datenvergleich kann dann die Beziehung zwischen mittleren Temperaturänderungen, und Temperaturvariabilität umfassend beschrieben werden, was zu einem besseren Verständnis zukünftiger Klimavariabilität beitragen wird.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeberin: Dr. Louise Sime