Nationales Expertensektormodell - Impetus - Universität zu Köln

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IMPETUS Methodik
um die ozeanisch induzierten Klimaphänomene während des 20. Jahrhunderts zu beschreiben.
(3) Das gleiche Atmosphärenmodell wird nicht interaktiv an die Meeresoberflächentemperatur
der bestehenden IPCC 4AR – Läufe („Intergovernmental Panel on Climate Change“, „Fourth
Assessement Report“) gekoppelt, weiterhin um ein dynamisches Vegetationsmodell erweitert,
damit die Wechselwirkung zwischen Atmosphäre und Landbedeckung erfasst werden kann
(Schnitzler et al., 2001), und schließlich werden im Antrieb dreidimensionale, globale Aerosolverteilungen
(Boucher et al., 2002) für ein möglichst vollständiges Abbild der Atmosphäre mit
berücksichtigt. Ergebnisse dieser Modellieransätze werden im Teilprojekt AB1 beschrieben.
Die geringe Auflösung der Globalmodelle impliziert, dass in den Untersuchungsgebieten in Benin
und Marokko häufig keine räumlich differenzierten Einblicke gewonnen werden können.
Zudem werden wichtige Prozesse der Atmosphärendynamik wie die afrikanischen Wellenstörungen
(„African Easterly Waves“) noch nicht ausreichend gut reproduziert. Deshalb wird mit
dem regionalen Klimamodell REMO (Jacob, 2001) ein erster „Downscaling“-Schritt unternommen.
Dieses hydrostatische Regionalklimamodell wird in IMPETUS in einer 0,5°-Auflösung betrieben
und deckt den gesamten afrikanischen Kontinent nördlich von 15°S sowie die Mittelmeerregion
ab. Die Simulationszeiträume erstrecken sich über mehrere Jahrzehnte. Die seitlichen
und unteren Randbedingungen stammen für vergangene Zeiträume aus globalen Reanalysen
und für Klimaszenarien und dazugehörenden Kontrollläufen aus den ECHAM-
Globalmodelldaten. Das REMO reproduziert das beobachtete afrikanische Klima in realistischer
Weise und erfasst die wichtigsten synoptischen Prozesse wie die troposphärischen Wellen und
Strahlströme (Paeth et al., 2005). Es liegen neben einigen Klimaprognosen auch zahlreiche Sensivititätsstudien
bezüglich des Einflusses der Landdegradation und steigender Treibhausgaskonzentrationen
vor (Paeth und Hense, 2005). Auf die wichtigsten Resultate wird beim Teilprojekt
AB1 eingegangen.
Die horizontale Auflösung von REMO genügt den Anforderungen einiger Anwendungen und
Folgemodellierungen in IMPETUS noch nicht. Deshalb wird der nächste „Downscaling“-Schritt
mit dem nichthydrostatischen Klimamodell LM durchgeführt (Doms und Schättler, 1999). Dieses
Regionalmodell deckt Teilräume des westafrikanischen Subkontinents ab und erzeugt im
Rahmen von IMPETUS Gitterdaten zwischen 7 km und 25 km Auflösung. Da keine langjährigen
Zeiträume simuliert werden können, werden aus Reanalysedaten oder REMO-Simulationen bestimmte
Episoden mit interessanten synoptischen Situationen oder saisonalen Anomalien ausgewählt
und mit dem LM nachgerechnet. Für Klimaänderungsszenarien werden jeweils Simulationen
für ein ganzes Jahr erstellt. Bislang existieren bereits mehrere komplette Jahreszeiträume,
die anthropogene Eingriffe wie verstärkte Treibhausbedingungen und Landdegradation beinhalten.
Auf der lokalen Skala wird das nichthydrostatische Modell FOOT3DK (Sogalla et al., 2005; Hübener
et al., 2004) eingesetzt. Es deckt jeweils Teilbereiche der Flusseinzugsgebiete in Benin
und Marokko ab und stellt mit einer Auflösung zwischen 3 und 9 km die zentrale Schnittstelle zu