Das Projekt "Teilprojekt 4: Untersuchung des Kohlenstoff-Transports" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Institut für Meereskunde (IfM) durchgeführt. Die den Kohlenstoff-Zyklus bestimmenden Prozesse sowie die Variabilität in den indonesischen Küstengewässern und deren Beitrag zum globalen Kohlenstoffumsatz sollen mit Hilfe von Modellstudien und unterstützenden Schiffskampagnen untersucht werden. Die Modellstudien wenden das hydrodynamische Zirkulationsmodell HAMSOM sowie das Kohlenstoffkreislauf-Modell ECOHAM auf die Untersuchungsregion der westlichen indonesischen Gewässer an. Drei Schiffreisen werden in den Straßen von Malakka und Makassar zu unterschiedlichen Jahreszeiten durchgeführt, um Perioden mit minimalem und maximalem Frischwassereintrag abzudecken. Dabei werden vier deutsche und mehrere indonesische Teilprojekte diverse biogeochemische und physikalische Parametermessen. Um die wichtigsten Prozesse im Kohlenstoffumsatz angemessen beschreiben zu können, wird die Kohlenstoff-Modellierung in enger Abstimmung mit den Teilprojekten erfolgen, die für die entsprechenden biogeochemischen Messungen auf den Schiffskampagnen verantwortlich sind. Die Arbeiten teilen sich in drei unterschiedliche Felder: Anwendung des hydrodynamischen Modells HAMSOM zur Gewinnung von dreidimensionalen Verteilungen der physikalischen Parameter wie Geschwindigkeiten oder Temperaturen im Untersuchungsgebiet. Diese Daten werden für die zweite Aufgabe benötigt: die Anwendung des Modells zur Simulation des Kohlenstoffumsatzes in den Gewässern. Die dritte Aufgabe besteht in der Organisation der Schiffskampagnen für alle interessierten Teilprojekte.
Das Projekt "Vorhaben: Entwicklung und Optimierung eines Ozean-Meereis Vorhersagemodells für das Nordpolarmeer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. Ziele des Vorhabens sind die Weiterentwicklung und der Einsatz des regionalen, hochauflösenden Ozean-Meereis-Modells NAOSIM (North Atlantic/Arctic Ocean-Sea Ice Model) für die Vorhersage der für eine Eisroutenberatung der Schifffahrt relevanten Eisverhältnisse über einen Prognosezeitraum von 7- 10 Tagen. Dieses Modell ist als Vorwärtsmodell die Grundlage für ein Assimilations- und Vorhersagesystem. Das Modell liefert in der Vorhersagephase seitliche Randbedingungen für das lokale Ozean-Eis-Modell HAMSOM sowie die unteren Randbedingungen für das Atmosphärenmodell METRAS des Verbundes. Das Modell wird benutzt, um Eis- und Ozeanparameter in der Vorhersageperiode zu simulieren und diese für die Eisroutenoptimierung zur Verfügung zu stellen. Ein am AWI entwickeltes Meereis-Vorhersagemodell soll wesentlich verbessert werden, indem früher erarbeitete Empfehlungen zur Verbesserungen des Meereismodells in ein deutlich höher auflösenden Modell implementiert und getestet werden. Realistische Modellverbesserungen, die zum jetzigen Zeitpunkt für eine schifffahrtsrelevante Kurz- und Mittelfristvorhersage essentiell erscheinen, werden hinsichtlich der Verbesserung des Vorhersageskills des Modells bewertet. Das geschieht durch Anwendung auf zeitlich zurück liegende Episoden mit guter Beobachtungsgrundlage. Anschließend sollen die als notwendig erachteten Verbesserungen in das Vorhersagemodell und das adjungierte Modell zur Initialisierung der Vorhersage eingebaut werden.
Das Projekt "Nordatlantik - Teil des Erdsystems - Vorhaben: Klimaschwankungen und anthropogene Änderungen im Nordatlantik und ihre Wechselwirkungen mit dem Nordwesteuropäischen Schelfmeer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie durchgeführt. Das BSH beteiligt sich fachlich an dem Verbundvorhaben in drei Teilprojekten. Im Teilprojekt AP2.1 wird ein Beitrag zum Beobachtungssystem für das angestrebte Klimavorhersagesystem angeboten. Bei der Beteiligung in den AP3.1 und 4.3 stehen Modellvalidationen und Auswertungen der Modellsimulationen in Bezug auf Austauschprozesse zwischen Atlantik und Nordsee bzw. Auswirkungen von Klimaänderungen auf die Nordsee im Vordergrund. AP 2.1: 3 Tiefseeverankerungen an der Faraday Bruchzone zur Bestimmung der Wassermassenvariabilität und Transportschwankungen, Analyse von Argo Trajektorien im Bereich des MAR, Analyse von atmosphärischen Antriebsschwankungen. AP3.1 Modellvalidation des Nordsee Bereichs im globalen MPIOM, Studium der Austauschprozesse am Schelfrand, Analyse der Klimaszenarien mit Bezug auf zu erwartende Wasserstandsänderungen an der Küste und Änderungen in den Wassermasseneigenschaften in der Nordsee. AP4.3 Validation von Modellläufen mit dem genesten Schelfmodell HAMSOM als Verfahrensstudie, Analyse von Übertragungsmechanismen von Schwankungen im Nordatlantik auf die Nordsee für die letzten 50 Jahre, Ermittlung von Indices für Klimaeinflüsse des Atlantiks. Bei der Beteiligung des BSH an den drei Teilprojekten handelt es sich um einen Beitrag zur Grundlagenforschung, bei dem keine unmittelbaren wirtschaftlichen Ergebnisverwertungen zu erwarten sind. Es ist aber zu erwarten, dass die wissenschaftlichen Erkenntnisse für ein zukünftiges Klima-Monitoring Frühwarnsystem im Nordatlantik von großer Bedeutung sein werden. Sowohl die gewonnen Beobachtungsdaten als auch die Modellvalidationen und -analysen werden dazu dienen die angestrebten Klimavorhersagemodelle zu verbessern.
Quasi-realistisches, dreidimensionales baroklines Schelfmodell Das Modell simuliert die Dynamik von Ozeanen, Küsten und Schelfmeeren von Nord- und Ostsee. HAMSOM ist ein z-Level Modell, löst die Modellgleichungen also mittels finiter Differenzen auf zeitlich unveränderlichen Tiefenhorizonten. Eine Besonderheit des Modells liegt in der Verwendung eines semi-impliziten Rechenverfahrens. Das Verfahren ermöglicht Simulationen mit freier Oberfläche bei großen Zeitschritten, was eine Voraussetzung für mehrjährige Simulationen in Regionen mit starken Wasserstandsschwankungen ist. Eine Kopplung mit ökosystemaren und atmosphärischen Modellen ist möglich. Modellinput sind atmosphärische Felder, monatliche Frischwasserabflüsse, gezeitenbedingte Wasserstände sowie klimatologische Mittelwerte für Salzgehalt und Temperatur. Als Modelloutput werden Werte von Transport, Temperatur und Salz, Wasserstand und Meereisparametern generiert.