Das Projekt "Trends in water mass properties in the Weddell Sea from assimilation of float data in a regional ocean model" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung - Fachbereich Klimawissenschaften durchgeführt.
Das Projekt "A7: Ursachen und zeitlicher Verlauf von Einsetzen und Ausbreitung anoxischer Verhältnisse im Kreide-Ozean" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Sektion Geowissenschaften, Institut für Geowissenschaften durchgeführt. Einsetzen und Ausbreitung kretazischer anoxischer Events sollen als Modell für zukünftige Änderungen des Ozeansystems aufgrund globaler Erwärmung und Meeresspiegelanstiegs untersucht werden. Der genaue zeitliche und räumliche Ablauf der Ausbreitung der Anoxia sowie mögliche Rückkopplungsmechanismen wie die Freisetzung von Nährstoffen durch kontinentale Verwitterung und marine Anoxia sollen hochauflösend in den Anfangsphasen der beiden bedeutendsten kretazischen anoxischen Ereignisse (OAE1a im Unter-Apt ca119 Ma und OAE2 im Ober-Cenoman ca94 Ma) rekonstruiert werden. Zusätzlich sollen Klimamodelle und biogeochemische Ozeanmodelle eingesetzt werden, um Nährstoff-, Kohlenstoff- und Sauerstoff-Budgets des Kreide-Ozeans unter Berücksichtigung verschiedener orbitaler Konfigurationen besser zu verstehen. Endziel des Projekts ist es, die auslösenden Faktoren, den zeitlichen Ablauf, und biogeochemische Rückkopplungsmechanismen eines rasch anoxisch werdenden Weltozeans zu untersuchen und damit ein Extremszenario der möglichen zukünftigen Entwicklung besser zu verstehen.
Das Projekt "Teilprojekt 2: Analyse verschiedener ozeanischer Effekte und Prozesse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 1: Ozeanzirkulation und Klimadynamik, Forschungseinheit Theorie und Modellierung durchgeführt. Das Ziel dieses Arbeitspakets ist die Validierung von Kopplungsstrategien, die in WP 1.1 untersucht werden und Simulationen, die in WP 1.3 durchgeführt werden, im Hinblick auf nicht implementierte Komponenten oder nicht aufgelöste Mechanismen. Es wird erwartet, dass diese Aspekte sowohl individuelle Komponenten als auch die gekoppelten Gesamtsimulationen beeinflussen. Eine Reihe von subgrid-skaligen Prozessen der Komponenten Kryophäre, Atmosphäre, Ozean und Landsysteme wird nicht explizit aufgelöst werden (können). Dieses Projekt fokussiert dabei auf den Ozean: die Wichtigkeit der hochauflösenden Darstellung von Randströmen, Konvektionsgebieten und mesoskaligen Wirbelregionen; den Einfluss der Auflösung auf das relative Timing und die Bedeutung von Tiefenwasserbildungsprozesen in den nördlichen und südlichen Quellregionen; die Stabilität der Umwälzbewegung in verschiedenen Ozeanmodellen. Das hier beantragte Projekt unterstützt das WP 1.2 des PalMod Antrags in Bezug auf Tasks 2 und 3: Die Abhängigkeit der Simulation vom verwendeten Ozeanmodell wird getestet und der Effekt nicht aufgelöster Skalen auf die Stabilität der globalen Umwälzbewegung untersucht. Zeitscheibenexperimente werden durchgeführt. Das Ozeanmodell im Kieler Klimamodell (KCM) wird dazu sukzessive verfeinert, liefert somit eine Hierarchie von globalen erhöhten und regional verfeinerten Modellauflösungen. Sensitivitätsläufe zur Reaktion auf Frischwasserstörungen. Der systematische Vergleich des Kieler Klimamodells (KCM) mit dem ECHAM6-FESOM vom AWI und dem MPI-ESM unter vorgegebenen Landeis-Konfigurationen ermöglicht es, den Einfluss der Ozeanmodell-Formulierung zu untersuchen. Alle Konfigurationen werden das ECHAM6 Atmosphärenmodell, Landeisschilde und gleiche Anfangswert-und Randbedingungen verwenden, sich aber in den Ozean-Codes unterscheiden.
Das Projekt "B1: Ein globales Modell redox-sensitiver biogeochemischer Kreisläufe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) durchgeführt. Es soll ein globales biogeochemisches Ozeanmodell entwickelt werden, mit dem vor allem diejenigen Prozesse quantitativ untersucht werden sollen, die bei unterschiedlichen Sauerstoffkonzentrationen die marinen Nährstoff- und Kohlenstoffkreisläufe beeinflussen können. Das Modell wird helfen, die lokalen Prozessstudien der anderen Teilprojekte des SFBs auf globale und lange Zeitskalen zu extrapolieren und die einzelnen Prozesse und Rückkopplungsmechanismen in einen kohärenten Zusammenhang zu stellen
Das Projekt "Bildung einer DEKLIM-Nachwuchsforschergruppe (RESPIC) auf dem Gebiet 'Rekonstruktion des Erdklimasystems mit Hilfe polarer Eiskerne' (young scientist Research group for Earth climate System reconstructions on Polar Ice Cores)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. Das uebergeordnete Ziel dieses Antrags ist die Schaffung einer Nachwuchsforschergruppe zur Untersuchung der Kopplung zwischen Klima, Aerosolen und Treibhausgasen anhand des Klimaarchivs polarer Eiskerne. Dazu sollen an einem neuen Eiskern aus dem atlantischen Sektor der Antarktis, der aufgrund seiner Lage ein direktes antarktisches Gegenstueck zu den groenlaendischen Eiskernrekords darstellt, erstmals hochaufgeloeste Zeitreihen des marin biogenen Schwefelaerosols und der kohlenstoffisotopischen Signatur von CO2 im Verlauf des letzten glazialen Zyklus und hier insbesondere waehrend schneller Klimaschwankungen abgeleitet werden. Fuer die Rekonstruktion der isotopischen Daten soll dazu eine neue Gaschromatographie/Massenspektrometriemethode entwickelt werden. Die Interpretation der Daten baut in grossem Umfang auf Ergebnissen von Atmosphaeren- und Ozeanmodellen und einem neu zu entwickelnden globalen Kohlenstoffmodell auf und stuetzt sich auf die enge europaeische Kollaboration im Rahmen der neuen EPICA Tiefbohrung, auf Vergleiche mit anderen Eiskernzeitreihen sowie marinen Sedimentrekords.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Weiterentwicklung einer Metrik zur Bewertung, Kalibrierung und Unsicherheitsanalyse von Lösungen der marinen biogeochemischen Ozeanmodelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) durchgeführt. Das PalMod Konsortium befasst sich mit einer Vielzahl verschiedenster Modelle. Allen Modellen gemein sind Parametrisierungen jener Prozesse, die nicht explizit aufgelöst werden können. Diese Parametrisierungen beschreiben Prozesse wie z.B. den Wärmeaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre über Eis (WG 1 und 3), Bodenerosion und terrestrische Verwitterung (WG 3). Eine hohe Anzahl an Parametrisierungen gibt es bei biogeochemischen Modellkomponenten. Die Parameterwerte, obgleich manchmal unbekannt, bestimmen die Lösungen. Deshalb ist der Vergleich von Modellergebnissen mit Daten wichtig bei der Bewertung von Ergebnissen und für die Optimierung von Parameterwerten. Ziel des Vorhabens ist es, für die Projektpartner eine umfassende Infrastruktur aufzubauen, die es ermöglicht, Simulationsergebnisse zu vergleichen und zu bewerten sowie Parameteroptimierungen durchzuführen. In der ersten Phase soll dies exemplarisch für die biogeochemischen Ozeanmodelle entwickelt werden. Der Arbeitsplan in PalMod 4.1 ist in verschiedene Aufgabenbereiche unterteilt worden. Bestimmte Aufgaben beziehen sich auf die Entwicklung einer neuartigen Metrik für den Modell-Daten-Vergleich der Ergebnisse biogeochemischer Ozeanmodelle. Andere Aufgaben umfassen die Softwareentwicklung der Schnittstelle für die Kopplung der biogeochemischen Modellkomponenten an eine vorgegebene Ozeanzirkulation. Bei weiteren Aufgaben handelt es sich um die Entwicklung einer Optimierungsumgebung, einschließlich der Bewertung von Optimierungsalgorithmen. Diese Aufgaben werden in Kooperation zwischen den Partnern GEOMAR und CAU Kiel ausgearbeitet. Aufgaben M1+M2: Metrik für pelagische und benthische Daten. Bestimmung von regionalen und globalen Wahrscheinlichkeitsdichten. Aufgaben M3+M4: Simulationen (Holocene) mit TMM. Model-Daten-Vergleiche, basierend auf identischer physikalischer Ozeanzirkulation. Aufgaben M5+M6: Analysen verschiedener Modellergebnisse (LGM und Holocene) aus WG 2.1, basierend auf neuer Metrik.
Das Projekt "Regionale Atlantikzirkulation im Globalen Wandel - Vorhaben: Beobachtungen, Simulation und Synthese (multi-) dekadischer Schwankungen der Atlantikzirkulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) durchgeführt. Ziel des beantragten Verbundvorhabens ist es, (multi-) dekadische Schwankungen der Atlantikzirkulation als Teil des globalen Wandels zu beobachten, zu simulieren und ihre regionalen Auswirkungen auf gesellschaftliche relevante Prozesse wie Klimawandel, Meeresspiegel und Ökosystem im Atlantischen Raum zu erfassen. Die vier Teilprojekte des GEOMAR bearbeiten zentrale Komponenten: Beobachtungen der Randstromzirkulation und ihrer Änderungen am Westrand des tropischen Südatlantiks im Warmwasserpfad der MOC (TP A1.1). Exportschwankungen am Ausgang der Labradorsee (TP A2.2) mit Beobachtungen durch ein verankertes Array und Schiffsmessungen am Ursprung des Kaltwasserzweiges der MOC. Ozeanmodellierung zur Bedeutung nord- und südhemisphärischer Erzeugungsmechanismen dekadischer Zirkulationsschwankungen und ihrer regionalen Auswirkungen auf Meeresströmungen, Meeresspiegel und marine Umweltbedingungen (TP A3.1). Gekoppelte Modellierung zu Untersuchungen dekadischer Schwankungen der Atlantischen Umwälzbewegung (TP A1.4), mit dem Ziel die Rolle des Antriebs (Wind, Thermohalin) regional und überregional zu verstehen. Arbeitsplanung1) fortlaufende Feldarbeiten mit Verankerungen, Datenanalysen und -bereitstellung 2) Weiterentwicklung und Betrieb der Modelle (Ozeanmodelle und gekoppeltes Klimamodell) für Analysen und zur Bereitstellung von Modellprodukten für den Verbund3) Prozessuntersuchungen mit Beobachtungen und Modell4) Synthese von Modell/Beobachtungen und Veröffentlichung der Ergebnisse.
Das Projekt "Teilprojekt (05) M05: Reduzierung von unphysikalischer diapyknischer Vermischung in Ozeanmodellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Ostseeforschung durchgeführt. Dieses Projekt arbeitet an der Weiterentwicklung, Bewertung und Analyse von numerischen Algorithmen die unphysikalische diapyknische Vermischung in Ozeanzirkulationsmodellen reduzieren sollen. Dieses Ziel soll erreicht werden durch: (i) die Gestaltung und Implementierung von Gitterbewegungsalgorithmen die unphysikalische Vermischung reduzieren; (ii) die Nutzung von Advektionsschemata mit isopyknischer Diffusion und spezieller Gestaltung von numerischen Begrenzern; (iii) Entwicklung und Analyse von Advektionsschemata höherer Ordnung.
Das Projekt "Teilprojekt 2: Entwicklung von Simulationsalgorithmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität zu Kiel, Institut für Informatik, Arbeitsgruppe Algorithmische Optimale Steuerung durchgeführt. Das PalMod Konsortium befasst sich mit einer Vielzahl verschiedenster Modelle. Allen Modellen gemein sind Parametrisierungen jener Prozesse, die nicht explizit aufgelöst werden können. Diese Parametrisierungen beschreiben Prozesse, wie z.B. den Wärmeaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre über Eis (WG 1 und 3), Bodenerosion und terrestrische Verwitterung (WG 3). Eine hohe Anzahl an Parametrisierungen gibt es bei biogeochemischen Modellkomponenten. Die Parameterwerte, obgleich manchmal unbekannt, bestimmen die Lösungen. Deshalb ist der Vergleich von Modellergebnissen mit Daten wichtig bei der Bewertung von Ergebnissen und für die Optimierung von Parameterwerten. Ziel des Vorhabens ist es, für die Projektpartner eine umfassende Infrastruktur aufzubauen, die es ermöglicht, Simulationsergebnisse zu vergleichen und zu bewerten sowie Parameteroptimierungen durchzuführen. In der ersten Phase soll dies exemplarisch für die biogeochemischen Ozeanmodelle entwickelt werden. Modell- und Simulationsframework für marine biogeochemische Modelle basierend auf Transportmatrixmethode Entwicklung schneller Simulationsalgorithmen für marine biogeochemische Modelle basierend auf Transportmatrixmethode Realisierung eines Softwareframeworks zur Parameteroptimierung Vergleich und Bewertung von Optimierungsalgorithmen zur Modellkalibrierung Erweiterung auf surrogatbasierte Optimierungsalgorithmen.
Das Projekt "A2: Hochaufgelöste Modellierung der physikalisch-biogeochemischen Interaktionen im tropischen Ozean" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Institut für Meereskunde (IfM) durchgeführt. Das Teilprojekt A2 wird eine Hierarchie von Ozeanmodellen entwickeln, welche die laterale (isopyknische) und vertikale (diapyknische) Ventilation des tropischen Ozeans sowie die für Sauerstoff relevanten biogeochemischen Zyklen simulieren. Es wird ein realistisches Modellsystem im SFB zur Synthese der kombinierten Beobachtungs- und Experimental-programme und zur Verbesserung der gröberen Zirkulations/Biogeochemiemodelle bereitgestellt.
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