Modelle der Mensch-Umwelt- Interaktion Leitung: Prof. J
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1 Modelle der Mensch-UmweltInteraktion Leitung: Prof. J. Scheffran und Dr. P.M. Link Thema: Klima Klimamodellierung - Grenzen und Chancen 2 Gliederung Unterschied zwischen Klima und Wetter Das Klimasystem Klimamodellierung Was sind Klimamodelle? Aufgabe der Klimamodelle Klassen von Klimamodellen Darstellung und Auflösung der Klimamodelle Kritik an Klimamodellen Diskussion Fazit 3 Unterschied zwischen Klima und Wetter Wetter oder Klima? Es regnet. Es ist kalt. Es schneit. Es ist warm. Die Sonne scheint. 4 Wetter Klima „Das Klima bezeichnet das Langzeitverhalten von Klima atmosphärischen Größen, jeweils bezogen auf ein bestimmtes Gebiet und einen längeren Zeitraum“ (Storch/ Heimann, 1999) Das Klimasystem Biosphäre 5 Hydrosphäre starke Interaktion zw. Lithosphäre Atmosphäre Kryosphäre Anthroposhäre 6 Das Klimasystem Abb.1: Darstellung eines Das Klimasystems. (www.dwd.de) 7 Klimamodellierung Vereinfachte Darstellung komplexer Vorgänge Dient dem Verständnis hochdifferenzierter, dynamischer Systeme Ziel Durch die Einbeziehung möglichst vieler relevanter Prozesse soll die Wirklichkeit so realitätsnah wie möglich abgebildet werden. 8 Aufgaben der Klimamodelle Simulation des vergangenen Klimas 9 Modellsimulation des globalen Klimas im 20. Jahrhundert Abb.2: IPCC: Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, Technical Summary, Figure TS-23 (2007) 10 Aufgaben der Klimamodelle Simulation des vergangenen Klimas Verständnis bestimmter Gesetzmäßigkeiten im Klimasystem 11 Kern jedes Klimamodells Atmosphäre, Wechselwirkung zw. Hydrosphäre Lithosphäre Kryosphäre Biosphäre Ko rec mpliz hen ier auf t un d we nd ig 12 Generell gilt für eine gute Simulation des Klimas: 13 Aufgaben der Klimamodelle Simulation des vergangenen Klimas Verständnis bestimmter Gesetzmäßigkeiten im Klimasystem Projektion künftiger Klimazustände 14 Modellprojektion der Erdoberflächentemperatur B1 A1B A2 • Eine sich vom Materialismus abkehrende Welt • Einführung sauberer Technologien Umweltgerechte Nachhaltigkeit • Rasches Wirtschaftswachstum • Schnelle Einführung neuer und effizienter Technologien • Energiegewinnung: ausbalancierte Nutzung der Energiequellen • Sehr heterogene Welt • Wirtschaftliche Entwicklung: regional • Technologische Veränderungen: bruchstückhaft und langsam Abb.3: IPCC: Vierter Sachstandsbericht: Modellprojektion der Erdoberflächentemperatur. Abb.: SPM.6. (2007) 15 Klassen von Klimamodellen Einfache Klimamodelle (Conceptual Models) Energiebilanzmodell Komplexe Klimamodelle (Global Circulation Modells) Ozeanmodell OGCM Atmosphärenmodell AGCM 16 Atmosphärenmodell Ozeanmodell 17 Chemie der Atmosphäre Atmosphärenmodell Strömung Ozeanmodell Wärmefluss Strahlung Temperatur Temperatur Kohlenstoffkreislauf Salzgehalt Wind Windschub Verdunstung Niederschlag Biosphäre Wasserdampf / Wolken 18 Darstellung eines 3D Rechengitters Abb. 6: Darstellung eines 3D Rechengitters (www.tu-freiburg.de (2008) 19 Räumliche Auflösung Globale Modelle Regionalmodelle Abb. 7: IPCC: Vierter Sachstandsbericht: Europa und der Nordatlantik bei unterschiedlicher Modellauflösung. Abb.: XXX (2007) 20 Konzept eines Erdsystemmodells (ESM) Abb.: Noreiks, Norbert: Max-Planck-Institut für Meteorologie: Konzept eines Erdsystemmodells (2011) 21 Starke Parametrisierung Kritik Grobes Rechengitter Fehlende Simulation wichtiger Prozesse Garantie langfristiger Vorhersagen?!? Intensive Kommunikation in der Community der Modellierer Unbekannter natürlicher Antrieb in der Zukunft Hypothetische Szenarienentwicklung 22 Diskussion „Die Meteorologen können nicht einmal das Wetter über mehrere Tage im Voraus zielsicher simulieren. Wie sollten sie dann erst das Klima über etliche Dekaden modellieren?“ 23 Wettervorhersagen Beobachtungsstation Beobachtungsnetz Präzise Wetterelemente 24 Klimamodellierung Konzentration der Treibhausgase in der Atmosphäre Solareinstrahlung Beschaffenheit der Erdoberfläche Randbedingungen (?!) Szenarien 25 Fazit • Brauchbares Instrument, das Klimasystem und seine Veränderungen zu verstehen • Globale und regionale Modelle können Klimaentwicklungen prognostizieren • Eindeutiger Nachweis: Erwärmung der letzten Jahrzehnte durch anthropogene Treibhausgase • Übereinstimmende Ergebnisse: Beschleunigung der globalen Erwärmung Klimamodelle sind für grundlegende Erkenntnisse eine verlässliche Quelle 26 Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit! 27 Abbildungsverzeichnis • • • • • • • • Abb.1: Darstellung eines Das Klimasystems. In.: http://www.dwd.de/bvbw/generator/DWDWWW/Content/Oeffentlichkeit/KU/KUPK/Homepage/Klimawandel /Bilder/Klimasystem,property=default.png Abb.2: IPCC: Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, Technical Summary, Figure TS-23 (2007) Abb.3: IPCC: Vierter Sachstandsbericht: Modellprojektion der Erdoberflächentemperatur. Abb.: SPM.6. (2007) Abb.4: IPCC: Vierter Sachstandsbericht: Modellprojektion der Erdoberflächentemperatur. Abb.: SPM.5. (2007) Abb.:5: Klimaszenarien. In: http://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimaszenarien Abb.6: http://tu-freiberg.de/ze/mz/Annaberg/pdf/Annaberger_Klimatage_Crueger.pdf Abb. 7: IPCC: Vierter Sachstandsbericht: Europa und der Nordatlantik bei unterschiedlicher Modellauflösung. Abb.: XXX (2007) Abb. 8: Noreiks, Norbert: Max-Planck-Institut für Meteorologie: Konzept eines Erdsystemmodells. In.: http://www.klimanavigator.de/dossier/artikel/012808/index.php