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ERA-Net - Klimamodellierung mit unstrukturierten Gitterverfahren zur Verbesserung der Darstellung von extremen Wetter- und Klimaereignissen in Europa

Das Projekt "ERA-Net - Klimamodellierung mit unstrukturierten Gitterverfahren zur Verbesserung der Darstellung von extremen Wetter- und Klimaereignissen in Europa" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. Im Rahmen des Vorhabens wird eine neue Generation von Klimamodellen evaluiert, die es durch die Verwendung unstrukturierter Gitterverfahren erlaubt, die Auflösung lediglich in dynamisch relevanten Regionen zu erhöhen. Im Zentrum des Vorhabens steht dabei die Frage, inwieweit eine bessere Darstellung von Ozeanwirbeln und der SST-Gradienten im Golfstrom in Ozeanmodellen zu einer besseren Simulation der Zirkulation sowie von Tiefdruckgebieten und Starkniederschlagsereignissen im Nordatlantik und über Europa führt. Das Projekt hat damit das Potential, die Darstellung klimarelevanter Prozesse in Modellen zu verbessern und damit die Unsicherheiten von regionalen Klimaprojektionen zu reduzieren. Des Weiteren liefert das Vorhaben Einblicke in die Rolle von Ozeanwirbeln und dem Golfstrom für das Wetter und Klima in Europa. Kick-off-Treffen in Deutschland, Rechenzeitantrag für die Sensitivitätsexperimente am DKRZ, Bereitstellung der grobauflösenden Modelldaten für alle Projektteilnehmer, Bereitstellung der hochauflösenden Modelldaten für alle Projektteilnehmer, Anpassung der numerischen Tracking-Software und Erstellung einer Datenbank, Entwicklung der Metriken für den Ozean, Implementierung eines Verfahrens zur Berechnung von atmosphärischen Feuchtetransporten, Bestimmung der Rolle der Wirbel auf die turbulenten Flüsse, Validierung der modellierten Tiefdruckgebiete, Bestimmung des Einflusses unterschiedlicher Wärmefluss-Parametrisierungen, Abschluss der Evaluierung der Modellexperimente mit Hilfe der Performance-Metriken, Evaluierung der Antriebe für atmosphärische Feuchtetransporte, Evaluierung der Rolle der Tiefdruckgebiete für Feuchtetransporte, Evaluierung des ozeanischen Einflusses auf hydrologische Extremereignisse, Veröffentlichung sowie Präsentation der Ergebnisse in begutachteten Fachzeitschriften und auf internationalen Tagungen.

Diabatic processes in North Atlantic weather systems: dynamics and impact on forecast errors

Das Projekt "Diabatic processes in North Atlantic weather systems: dynamics and impact on forecast errors" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Institut für Atmosphäre und Klima durchgeführt. Extratropical cyclones and persistent anticyclones, also referred to as atmospheric blockings, are key synoptic-scale weather systems that strongly determine the evolution of daily weather in Europe. Recent research has quantified that also many extreme events are linked to the passage of these systems; e.g., extreme precipitation and wind co-occur frequently with cyclones. It is therefore of crucial importance to understand the dynamics of cyclones and blockings and the reasons why their prediction at times fails. A central aspect, which has been increasingly considered during the last years, is the interaction of dry dynamical and moist physical processes for the dynamics and forecasting of cyclones and blockings. In our current SNF project and in accompanying group activities, we have been mainly focusing on the role of moist ascending airstreams in extratropical cyclones, so-called warm conveyor belts (WCBs), and could clarify their role for the formation of low-level positive and upper-level negative potential vorticity (PV) anomalies, both in detailed case study simulations and from a climatological point of view. Due to their cross-isentropic transport of low-PV air into the upper-level ridges, WCBs tend to intensify these ridges and modify the downstream flow at the level of the jet stream. The cloud microphysical processes within the ascending WCB air have been investigated, leading to a refined picture of the various phase transitions and the related release of latent heat associated with the cloud and precipitation mechanisms in WCBs. The aircraft field experiment T-NAWDEX-Falcon, to which we will contribute in October 2012, will provide in-situ observations of these complex processes. In this continuation project, novel aspects of the role of diabatic processes for the evolution of cyclones and blockings will be addressed, which extend our current work on WCBs. To further advance the understanding of these fundamental and complex processes, the main objectives of this project are to (i) investigate the role of positive low-level PV anomalies in WCBs for the evolution of the associated cyclones, (ii) identify the impact of various cloud microphysical processes on the mesoscale PV structures within cyclones, (iii) quantify the evolution of cirrus cloud properties and associated radiative impact in the WCB outflow, (iv) utilize observational data from the aircraft field experiment T-NAWDEX-Falcon to better characterize these processes in nature and for assessing the accuracy of their implementation in numerical models, and (v) assess the role of microphysical PV modifications for the quality of weather system predictions. The project will also contribute to the aircraft experiment ML-CIRRUS in 2014 and to the planning of an international T-NAWDEX activity in 2015. usw.

F06: Wechselwirkung zwischen mesoskaligen Zyklonen und Meereis in der Framstraße

Das Projekt "F06: Wechselwirkung zwischen mesoskaligen Zyklonen und Meereis in der Framstraße" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Erdsystemwissenschaften, Meteorologisches Institut durchgeführt. Das Teilprojekt quantifiziert die Wirkung einzelner polarer mesoskaliger Zyklonen und darin eingelagerter kleinskaliger Phänomene wie z.B. Fronten auf die Eisdynamik in der Framstraße in einem Zeitbereich von mehreren Stunden bis Tagen. Da die Zugbahn von Zyklonen für die Eisdrift durch die Framstraße von entscheidender Bedeutung ist und selbst von den Meereiseigenschaften in noch nicht geklärter Weise abhängt, wird der Einfluss von Meereisverteilung und Oberflächeneigenschaften des Meereises auf die Zugbahn von Zyklonen mit dem Ziel untersucht, die für eine Zugbahnverlagerung relevanten Parameter und Prozesse in ihrer Wirkung zu quantifizieren.

E05: Meereis im nördlichen Nordatlantik: Satellitenfernerkennung von Verteilung, Drift und Dicke anhand neuester Methoden

Das Projekt "E05: Meereis im nördlichen Nordatlantik: Satellitenfernerkennung von Verteilung, Drift und Dicke anhand neuester Methoden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Institut für Meereskunde (IfM) durchgeführt. Dieses Teilprojekt befasst sich mit der Analyse der Meereisdynamik im Europäischen Nordmeer. Zum Einsatz kommen neue Methoden der Satellitenfernerkundung von Meereis. Diese ermöglichen entscheidende Verbesserungen, z. B. der räumlichen Auflösung und der Genauigkeit, und damit ein umfassenderes Verständnis der Meereisdynamik in punkto Verteilung, Typ, Drift und Dicke. Die Resultate tragen zum Gesamtziel des SFB512 bei, indem sie helfen Ozean-Eis-Atmosphäre Wechselwirkungen besser zu quantifizieren, die Rolle des Meereises im Klimasystem Nordatlantik besser zu verstehen und seinen zukünftigen Einfluss besser vorherzusagen.

F05: Bedeutung atlantischer Tiefdruckgebiete für Komponenten des Wasserkreislaufs über dem europäischen Festland

Das Projekt "F05: Bedeutung atlantischer Tiefdruckgebiete für Komponenten des Wasserkreislaufs über dem europäischen Festland" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH, Climate Service Center Germany (GERICS) durchgeführt. In diesem Teilprojekt werden mögliche Veränderungen der nordatlantischen Zyklonen beim Übergang auf das europäische Festland untersucht. Hier ist eine Fortführung der Arbeiten aus dem TP F2 (vorher C1) der SFB Phasen 1998-2006 geplant. Die Arbeiten beinhalten neben Einzelfalluntersuchungen, um im Detail Veränderungen im Wasserhaushalt einzelner Zyklonen beim Übergang von Wasser auf Land zu erkennen und zu quantifizieren, ebenso die Einordnung der Einzelereignisse in die heutige Klimatologie. Zusätzlich soll der Wasserhaushalt von Zyklonen unter veränderten Klimabedingungen analysiert werden.

Z: Zentrale Aufgaben

Das Projekt "Z: Zentrale Aufgaben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Erdsystemwissenschaften, Meteorologisches Institut durchgeführt.

F04: Langzeitsimulationen und Extremwertstatistiken des regionalen Klimas des Nordatlantiks im Vergleich zu Beobachtungen

Das Projekt "F04: Langzeitsimulationen und Extremwertstatistiken des regionalen Klimas des Nordatlantiks im Vergleich zu Beobachtungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH, Institut für Küstenforschung durchgeführt. Ziel des Teilprojekts ist es, die langfristige Variabilität von Extremereignissen im nordatlantischen Raum zu untersuchen und damit einen Beitrag zur Bewertung möglicher zukünftiger Klimaänderungen zu liefern. Dazu sollen im Gegensatz zur letzten Antragsphase verschiedene statistische Verfahren angewandt werden, um die bestehenden regionalen atmosphärischen Rekonstruktionen über das bisherige Zeitfenster 1948-2004 in Richtung Vergangenheit zu verlängern. Da das Klima auch auf längeren als den bisher untersuchten Zeitskalen variiert, wird hiervon ein besseres Verständnis bei der Bewertung von Extremereignissen und deren Variabilität erwartet. Die Ergebnisse werden mit denen der letzten Antragsperiode verglichen und bewertet werden.

Sonderforschungsbereich (SFB) 512: Tiefdruckgebiete und Klimasystem des Nordatlantiks

Das Projekt "Sonderforschungsbereich (SFB) 512: Tiefdruckgebiete und Klimasystem des Nordatlantiks" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Erdsystemwissenschaften, Meteorologisches Institut durchgeführt. Der Sonderforschungsbereich 512 befasst sich mit dem Klimasystem des Nordatlantiks, d.h. seinen physikalischen Zuständen und deren Variabilitäten auf verschiedenen Zeitskalen. Ziel ist es, dabei die Wechselwirkungen zwischen den Subsystemen Atmosphäre-Eis-Ozean- Landoberflächen zu verstehen, um damit die Ursachen der Variabilität zu quantifizieren. Die Untersuchungen des Sonderforschungsbereichs gliedern sich in zwei Teile. Zum einen werden theoretische Analysen der Variabilität des gekoppelten nordatlantischen Klimasystems mit Hilfe von Modellen vorgenommen. Ein wichtiger Aspekt ist dabei die Bedeutung stochastischer und dynamisch-deterministischer Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre und Ozean. Zum anderen wird die Rolle bestimmter Regionen und Prozesse im nordatlantischen Klimasystem untersucht. Diese Arbeiten konzentrieren sich vorwiegend auf den Bereich Arktischer Ozean/Europäisches Nordmeer, eine Region, die sehr sensitiv auf globale Klimasignale reagiert und signifikant auf das nordatlantische Klimasystem zurückwirkt. Die Untersuchungen basieren methodisch auf realitätsnahen Regionalmodellen und auf Analysen selbst erhobener und existierender Daten aus Atmosphäre und Ozean. Der Sonderforschungsbereich greift sich aus dem weiten Spektrum der Klimavariabilitäten den Bereich von Jahreszeiten bis Dekaden heraus. Fernziel ist es, Aussagen zur Vorhersage kurzfristiger Klimaschwankungen zu treffen.

Z01: Datenarchiv Expeditionsdaten

Das Projekt "Z01: Datenarchiv Expeditionsdaten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Erdsystemwissenschaften, Meteorologisches Institut durchgeführt.

A1: Die Rolle nordatlantischer Regime im globalen Klimasystem

Das Projekt "A1: Die Rolle nordatlantischer Regime im globalen Klimasystem" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Meteorologisches Institut durchgeführt.

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