SFB512 Universität Hamburg

SFB512
Teilprojekt A4
Historische Rekonstruktion des nordatlantischen Sturmklimas
I. Fischer-Brunsa), U. Cubaschb) und H. v. Storchc)
a)Max-Planck-Institut
für Meteorologie, Hamburg
b)Institut
für Meteorologie, Freie Universität Berlin
c)Institut
für Küstenforschung/GKSS, Geesthacht
Fragestellung
Die im Vordergrund stehende Fragestellung des Teilprojekts ist, ob und
wie sich Veränderungen im Antrieb des Klimasystems auf die NAO und
die zyklonale Aktivität im nordatlantischen Raum auswirken.
Dem Teilprojekt steht ein historischer Klimalauf über die letzten 500
Jahre zur Verfügung, der mit einem vollständig gekoppelten OzeanAtmosphären-Modell durchgeführt wurde.
Modell und historischer Klimalauf von 1550-1990
Atmosphärenmodell
ECHAM4 (T30)1
/ Ozeanmodell HOPE (T42)
Das Modell reagiert
auf den reduzierten
Antrieb im LMM mit
einer globalen Abkühlung (Abb.) mit
den größten negativen
Temperaturanomalien
im nordatlantischen
Raum 5 (ohne Abb.).
2,3
historischer Klimalauf, zeitabhängiger Antrieb:
Solare Variabilität
Effektives solares Forcing (Crowley4)
Vulkanische Aktivität
Konzentration der Treibhausgase CO2 und CH4
Der 11jährige Sonnenfleckenzyklus war im 17. Jahrhundert wenig ausgeprägt:
1645-1715 hat man kaum Sonnenflecken beobachtet (Maunder Minimum). Im Late Maunder Minimum (LMM, 1675-1710) waren die Winter in Europa fast 2°C im
Mittel kälter und viel trockener als heute. Dies ist sowohl durch vielfältige historische Aufzeichnungen, als auch anhand von unterschiedlichen Proxy-Daten belegt.
Die Nordatlantische Oszillation
und die zyklonale Aktivität
Führende EOF des Luftdrucks
auf Meeresniveau in der
historischen Klimasimulation
(1551-1990), basierend auf
Wintermittelwerten (DJF).
NAO Index
und
bodennahe
Temperatur
über Europa
(normiert,
11jähriges
gleitendes
Mittel).
NAO -
Die historische Simulation zeigt das klassische NAO Signal.
Der zeitliche Verlauf der NAO und der über Europa und dem östlichen NAtlantik (30W-40E, 30-80N) gemittelten bodennahen Temperatur weisen
zwei charakteristische Phasen auf:
erste Hälfte des LMM (abnehmendes Forcing): NAO negativ
→ begünstigt das Eindringen sibirischer Kaltluft
→ Abkühlung über Europa
zweite Hälfte des LMM (zunehmendes Forcing): NAO positiv
→ verstärkter Transport maritimer Luftmassen vom Atlantik
→ Erwärmung über Europa
Temperatur
Der „Stormtrack“ als Maß für die zyklonale Aktivität ist signifikant
geringer in der ersten Hälfte des LMM ( NAO negativ )
stärker in der zweiten Hälfte des LMM ( NAO positiv )
als im Referenzzeitraum (1551-1800).
NAO
NAO
+
Differenz des Stormtracks in der ersten Hälfte (NAO-) und in der zweiten
Hälfte (NAO+) des LMM relativ zum Zeitraum 1551-1800. (Standardabw.[gpm])
Räumliche Muster klimatologischer Größen
bezogen auf extreme NAO Ereignisse
NAO NAO +
Differenz der Anzahl der Sturmtage pro Winter mit Windgeschwindigkeiten
von 8 Bft und mehr (in 10m Höhe) in der ersten Hälfte (NAO-) und in der
zweiten Hälfte (NAO+) des LMM relativ zum Zeitraum 1551-1800.
Luftdruck
Stormtrack
Die aus einer Composite-Analyse der NAO Zeitreihe resultierenden
räumlichen Muster (Anomalien des Luftdrucks auf Meeresniveau, des
Stormtracks, der bodennahen Temperatur und des Niederschlags) werden
für beide NAO Phasen realistisch modelliert:
Temperatur
Literatur
E.et al., 1992: Simulation of the present -day climate with the ECHAM model: Impact of model physics and
resolution. Report No. 93, MPI fü r Meteorologie, Hamburg.
S. and E. Maier -Reimer, 1999: Climatology of the HOPE -G Global Ocean - Sea Ice General Circulation Model.
Technical Report No. 21, DKRZ, Hamburg.
3 Legutke , S. and R. Voss, 1999: The Hamburg Atmosphere -Ocean Coupled Circulation Model ECHO-G.
Technical Report No. 18, DKRZ, Hamburg.
4 Crowley, T.J., 2000: Causes of climate change over the past 1000 years. Science, 289, 270 -277.
5 Zorita, E. et al., 2003: Transient simulation of the climate of the last five centuries with an atmosphere- ocean coupled model:
The Late Maunder Minimum an the Little Ice Age. Subm. to Clim. Dyn.
Niederschlag
1 Roeckner,
2 Legutke ,
Der historische Klimalauf wurde von der GKSS am DKRZ durchgeführt.
Differenz der gemittelten räumlichen Muster klimatologischer Größen für
NAO+ Jahre (>1.5 â) und NAO- Jahre (<1.5 â)
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