Assimilation und Modellierung
Unsere Modellierungsarbeit befasst sich mit Datenassimilierung im Ozean-Meereis-System sowie mit hochaufgelöster Prozessmodellierung. Ein aufkommendes Thema ist die gekoppelte Klimamodellierung und Assimilierung im gekoppelten System.
Assimilation
Die meisten Fernerkundungssensoren haben keine Möglichkeit Parameter direkt zu messen, wie z.B. das innere des Ozeans. Jedoch ist das Wissen über die Bedingungen im Ozeaninneren und über Interaktionsprozesse zwischen Ozean und Atmosphäre von großer Bedeutung für das Verständnis des Erdklimasystems. Um das Wissen über solche Prozesse zu erweitern stellt die numerische Modellierung, in Kombination mit Assimilation von Fernerkundungsdaten, das perfekte Mittel dar.
Genutzt wird die GECCO Umgebung um globale und regionale Assimilationsläufe über bis zu 60 Jahre laufen zu lassen. Diese Infrastruktur wird ebenfalls für die Untersuchung der Sensitivität des Ozeans und des Meereises auf bestimmte forcing-Faktoren genutzt.
Um dekadische Klimavorhersagen mit gekoppelten Klimamodellen durchzuführen benötigt man Ozeansynthesen um die Ozeankomponente zu initialisieren. Die Ergebnisse der GECCO2 Ozeansynthese können über das "Integrated Climate Data Center" (ICDC) für den Zeitraum von 1948 bis heute bezogen werden.
Prozessmodellierung
Die Darstellung von Eddy Dynamiken und damit zusammenhängender Transporte in numerischen Simulationen ist entscheidend, für das genaue Verständnis der Rolle des Ozeans für Klimavariabilität und Trends, da Eddies einen großen Einfluss beim Tracer-Transport (physische oder bio-geochemische) haben und somit auf den Erhalt der Ozeanschichtung.
Die Prozessmodellierung beschäftigt sich speziell damit die höchstmögliche Auflösung bei der Simulierung des Ozeans auf mesoskalischen und sub-mesokalischen Ebenen zu erreichen. Hierzu wird eine Hierarchie an Modellsimulationen des Atlantisch-Arktischen Systems durchgeführt, mit räumlichen Auflösungen zwischen 1 Grad und 3 km. Die Ergebnisse werden genutzt um die Sensitivität der Ozeanzirkulation auf die Modellauflösung zu untersuchen, aber ebenso um klein-skalige Ozeanphänomene (z.B. Strömungsinstabilitäten, Eddy Entstehung, Filamentbildung) und ihre relevanten physischen Mechanismen zu verstehen.
Gekoppelte Modellierung
Ein neues Thema beschäftigt sich mit der gekoppelten Klimamodellierung und Assimilierung in einem gekoppelten System. Dafür wurde eine neues gekoppeltes Model konstruiert welches aus dem MITgcm und dem Atmosphärenmodell der Universität Hamburg PLASIM besteht. Beide Modelle wurden in einem neuem, einzigartigem gekoppelten Modell kombiniert wofür auch die Adjunkte generiert werden kann mit Hilfe des TAF adjoint compiler.
Dieses neue Model CESAM (CEN Earth System Assimilation Model) wird nun genutzt für Prozessstudien, Klimasensitivitätsanalysen und dient als Basis für gekoppelte Datenassimilationen.