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BAYERISCHER KLIMAFORSCHUNGSVERBUND

K1/2 (Verbundprojekt; K1: IFU Garmisch-Partenkirchen; K2: MIM Univ. München) Entwicklung eines regionalen Klimamodells

Arbeitsfeld:

Ziel war die Berechnung hochaufgelöster und langer Klimadatensätze für Süddeutschland unter der Annahme stark erhöhter Treibhausgaskonzentrationen. Dafür wurden Entwicklungen der anthropogenen Emissionen gemäß des IPCC-Szenarios A (business as usual) angenommen und Simulationen für eine Verdopplung der CO2-Konzentration durchgeführt.

Zunächst wurde eine grobe Simulation mit einem globalen Klimamodell gerechnet, in die dann - über einem begrenzten Gebiet - ein regionales Klimamodell mit wesentlich feinerer Auflösung eingebettet wurde. Das Regionalmodell wurde für 2 Gitterweiten gerechnet: 15 km für den gesamten Alpenraum, 1km für das obere Loisachtal. Die 5-jährigen Simulationen mit 15 km Auflösung wurden für Süddeutschland und den angrenzenden Alpenraum analysiert. Dabei wurden gravierende Fehler in den antreibenden globalen Simulationen deutlich. So wird dort in Zentraleuropa die Bodentemperatur im Winter um 3-6 K und im Sommer um 2-3 K überschätzt. Bei den Niederschlägen zeigt sich insbesondere im Sommer ein dramatisches Defizit, das auf eine zu schnelle Austrocknung der oberen Bodenschichten zurückzuführen ist. Diese Fehler des antreibenden globalen Modells können vom regionalen Modell nur bedingt korrigiert werden.

So weist das regionale Modell analog zu den antreibenden Feldern im Winter einen Niederschlagsüberschuß, im Sommer ein Defizit auf. Auch die Fehler der bodennahen Lufttemperatur sind im regionalen Modell nicht systematisch geringer als im globalen Modell, obwohl sich beide in der Darstellung fast aller subskaligen Prozesse unterscheiden. Ähnliche Probleme sind auch von anderen Forschungsgruppen bekannt. Die Stärke des regionalen Modells liegt in der Darstellung feinskaliger Muster: Sowohl das Temperaturfeld als auch die Verteilung des Niederschlags werden vom regionalem Modell gut reproduziert, wobei lediglich der Sommerniederschlag eine Ausnahme darstellt.

Die anthropogene Klimaänderung durch Verdopplung des CO2-Gehalts der Atmosphäre fällt im regionalen Modell in allen Jahreszeiten schwächer aus als im globalen Modell. Obwohl im regionalen Modell - wie im globalen Modell - im Winter eine nur geringe, im Sommer dagegen drastische Erwärmung zu verzeichnen ist, ist die Amplitude der Erwärmung im regionalen Modell systemtisch kleiner. Gleiches gilt für die Abnahme des Niederschlags in Frühjahr und Sommer und dessen Zunahme im Winter. Die Simulationen mit einer Gitterweite von nur 1 km demonstrieren anschaulich das Potential, das sich insbesondere aus der expliziten Darstellung konvektiver Prozesse ergibt, zeigen gleichzeitig allerdings auch weiteren Forschungsbedarf auf.

Forschungsbedarf:
bereits abgeschlossen

Gefördert durch:
Bayerisches Staatsministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst