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CCM Simulationen stratosphärisch-troposphärischer Wechselwirkungen in einem sich verändernden Klima. Ulrike Langematz Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin. Bisherige Beiträge zu New SPARC Initiatives Geplanter Beitrag zu G-SPARC. Bisherige Beiträge zu New SPARC Initiatives. - PowerPoint PPT Presentation
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Ulrike Langematz, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin
G-SPARC Workshop, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin, 4./5. Dezember 2006
CCM Simulationen stratosphärisch-troposphärischer
Wechselwirkungen in einem sich verändernden Klima
Ulrike LangematzInstitut für Meteorologie, Freie Universität Berlin
• Bisherige Beiträge zu New SPARC Initiatives• Geplanter Beitrag zu G-SPARC
Ulrike Langematz, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin
G-SPARC Workshop, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin, 4./5. Dezember 2006
• Detection, Attribution, and Prediction of Stratospheric Change„How will changes in stratospheric composition affect climate?“
Bisherige Beiträge zu New SPARC Initiatives
1. Analyse von beobachteten stratosphärischenTrends2. GCM Experimente mit gestörten Ozon- und CO2-Verteilungen
3. CCM Experimente der Vergangenheit und Zukunft (1980-2020)
• Stratosphere-Troposphere Dynamical Coupling„By what mechanisms do the stratosphere and troposphere act as a coupled system?“
1. Analyse von GCM Experimenten
Ulrike Langematz, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin
G-SPARC Workshop, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin, 4./5. Dezember 2006
Beobachtete Temperatur [°C] und dekadischer Temperaturtrend [K/dec] in der mittleren Stratosphäre
März, 30 hPa, FUB-Analysen
Labitzke and Kunze, 2006
Detection, Attribution, and Prediction of Stratospheric ChangeAnalyse von beobachteten stratosphärischenTrends
Aktuell: Mitarbeit in der SPARC Stratospheric Trends Assessment Group
Starke zwischenjährliche Variabilität in der Stratosphäre im Winter → lange Zeitserien erforderlich
Ulrike Langematz, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin
G-SPARC Workshop, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin, 4./5. Dezember 2006
Beobachteter dekadischer Trend der geopotentiellen Höhe im Frühjahr
AR
CTIC
AN
TAR
CTIC
signifikante Intensivierung
immer noch verstärkt,aber wenigerLangematz and Kunze, 2006
Detection, Attribution, and Prediction of Stratospheric ChangeAnalyse von beobachteten stratosphärischenTrends
NCEP/NCAR Arctic Antarctic
1979-1999 3.5 d/dec 9.3 d/dec
1979-2005 5.2 d/dec 1.6 d/dec
1965-2005 0.0 d/dec 3.0 d/dec
Polarwirbelpersistenz im Frühjahr
Deutlich erhöhte dynamische Variabilität in Stratosphäre seit 2000
dam/dec
Ulrike Langematz, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin
G-SPARC Workshop, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin, 4./5. Dezember 2006 Detection, Attribution, and Prediction of Stratospheric Change
GCM Experimente mit gestörten Ozonverteilungen
FUB-CMAM Modell
GCM, T21L34, Boden-0.01 hPa
• Zeitscheibensimulation 1980• Zeitscheibensimulation 2000 mit
Ozontrend• Zeitscheibensimulation 1980 mit Ozon- und CO2-Trend
Langematz et al., 2003
Globales Jahresmittel der dekadischen Temperaturänderung durch Ozon- und
CO2-Änderungen
[K/decade]
Globale Abkühlung der Stratosphäre durchuntere Stratosphäre: O3
mittlere Stratosphäre: CO2
obere Stratosphäre: 60% O3 + 40% CO2
Ulrike Langematz, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin
G-SPARC Workshop, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin, 4./5. Dezember 2006 Detection, Attribution, and Prediction of Stratospheric Change
GCM Experimente mit gestörten Ozonverteilungen
Temperaturänderung auf Grund des beobachteten O3 Trends 1979-1997
Shine et al., 2003
Modelle mit vorgeschriebenen, beobacheten Ozontrendprofilen
– 1.25 to – 2.3 K/dec
– 0.25 to – 0.45 K/dec
SSU 1979-2003
Ulrike Langematz, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin
G-SPARC Workshop, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin, 4./5. Dezember 2006 Detection, Attribution, and Prediction of Stratospheric Change
GCM Experimente mit gestörten Ozonverteilungen
Task 3c: Koordinierte GCM Experimente der Periode 1980-2000 mit vorgeschrie-benen,beobachteten Ozon-änderungen
GRIPS: GCM Reality Intercomparison Project for SPARC
FUB
NIESKU
WACCM MRI
Dekadischer Temperaturtrend in DJF
Aktuell: Focus auf Dynamik
Ulrike Langematz, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin
G-SPARC Workshop, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin, 4./5. Dezember 2006 Detection, Attribution, and Prediction of Stratospheric Change
CCM Experimente
Tropische Tropopausentemperatur, DJF, K
SPARC-CCMVal Initiative
Vergleich transienter CCM-Simulationen
Aktuell: • neues CCM: MA-ECHAM5-MESSy (Kopplung mit Ozean, UV-Strahlung)• Analyse der Tropen
Ulrike Langematz, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin
G-SPARC Workshop, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin, 4./5. Dezember 2006
Stratosphere-Troposphere Dynamical Coupling1. Analyse von GCM Experimenten
Huebener et al., 2007
FUB-EGMAM Modell
AOGCM, T30L39, Boden-0.01 hPamit interaktivem Ozeanmodell
• Ensemblesimulationen 1900-2100• mit unterschiedlichem Treibhaus- gasforcing nach IPCC
Wärmefluss an Tropopause im Wintervs. 50 hPa Temperatur im Frühjahr
1961-20002061-2100
Deutliche Änderung des troposphä-rischen Forcings in 2061-2100
Aktuell: Analyse der dynamischen Rückkopplung Stratosphäre→Troposphäre
ERA40
Ulrike Langematz, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin
G-SPARC Workshop, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin, 4./5. Dezember 2006
1) Detection, Attribution, and Prediction of Stratospheric Change
Geplanter FUB-Beitrag zu G-SPARC
• Analyse von beobachteten stratosphärischenTrends
Untersuchung der folgenden Fragen:• Welche Prozesse sind für die beobachteten Veränderungen in
der Stratosphäre verantwortlich?• Wie wird sich die Stratosphäre in der Zukunft entwickeln?
(Temperatur, chemische Zusammensetzung (Ozon), Dynamik)
dazu:• Durchführung und Analyse von Simulationen der jüngeren Vergan-
genheit und Zukunft mit dem MA-ECHAM5-MESSy CCM (mit Ozean) … in Koordination mit den CCMs der G-SPARC Partner… in Koordination mit SPARC/CCMVal… zur Vorbereitung des WMO/UNEP Ozonassessments 2010
Ulrike Langematz, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin
G-SPARC Workshop, Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin, 4./5. Dezember 2006
2) Stratosphere-Troposphere Dynamical Coupling
Untersuchung der folgenden Fragen:
• Wie gut ist die statistische Kopplung Stratosphäre↔Troposphäre im Modell im Vergleich mit Beobachtungen?
• Welche Prozesse und Wechselwirkungen sind dafür verantwortlich?• Verbesserung der Vorhersagbarkeit der troposphärischen Zirkulation?• Jahreszeitliche Abhängigkeit?• Ändert sich die Kopplung Stratosphäre↔Troposphäre in einem sich
verändernden Klima?
… anhand vonAnalysen der CCM Experimente aus 1)Analysen von Beobachtungen