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Die Modelle

Für die auch im Hinblick auf IPCC AR6 am DKRZ durchgeführten CMIP6-Szenarienrechnungen (sowie die notwendigen "DECK"-Basisexperimente) wurden das am Max-Planck-Institut für Meteorologie entwickelte Erdsystemmodell MPI-ESM1.2 sowie das am Alfred-Wegener-Institut für Polar und Meeresforschung (AWI) entwickelte Klimamodell AWI-CM-1-1 verwendet.

MPI-ESM1.2

Das Erdsystemmodell MPI-ESM1.2 basiert auf dem Atmosphärenmodell ECHAM6.3, dem Ozeanmodell MPIOM1.6, dem Landbiosphäremodell JSBACH3.2 sowie dem Biogeochemie-Modell HAMOCC6, das die biogeochemischen Prozesse im Ozean simuliert. Über ein separates Koppler-Programm (OASIS3-MCT) wird der Informationsaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre sowie Land und Ozean realisiert. JSBACH ist dagegen direkt mit der Atmosphäre gekoppelt, ebenso ist die Ozeanbiogeochemie HAMOCC direkt mit dem physikalischen Ozeanmodell gekoppelt.

MPI-ESM1.2 Komponenten und Kopplung
Abbildung 1: Schematischer Überblick über MPI-ESM1.2 und seine Komponenten (übersetzt, Quelle: Mauritsen et al., 2019)
Dieses neue Modell ist gegenüber MPI-ESM, dem Hamburger IPCC-AR5 Modell, hinsichtlich der Auflösung und Darstellung verschiedener Prozesse verbessert worden. Das Modell wird je nach Experiment mit unterschiedlichen räumlichen Auflösungen eingesetzt. Für die CMIP6-Szenarienrechnungen (ScenarioMIP) wurden zwei unterschiedliche Modellkonfigurationen verwendet:

MPI-ESM LR: T63L47/GR15L40

  • Atmosphäre: ECHAM 6.3, horizontale Auflösung von etwa 200 km (1.875 Grad) bei 47 Schichten (bis 0.01 hPa / 80 km Höhe)
  • Landbiosphäre (interaktive Vegetation): JSBACH3.2, horizontal wie Atmosphäre aufgelöst
  • Ozean inkl. Biogeochemie: MPIOM1.6 & HAMOCC6, variable horizontale Auflösung von 12 bis 150 km bei 40 Schichten


MPI-ESM HR:
T127L95/TP04L40

  • Atmosphäre: ECHAM 6.3, horizontale Auflösung von etwa 100 km (0.9375 Grad) bei 95 Schichten (bis 0.01 hPa / 80 km Höhe)
  • Landbiosphäre (interaktive Vegetation): JSBACH3.2, horizontal wie Atmosphäre aufgelöst
  • Ozean inkl. Biogeochemie: MPIOM1.6 & HAMOCC6, variable horizontale Auflösung von durchschnittlich 0.4 Grad (40 km) bei 40 Schichten

AWI-CM-1-1

Das am AWI entwickelte Klimamodell AWI-CM-1-1 nutzt ebenfalls das Modell ECHAM6.3 für die Simulation der Atmosphäre, jedoch wird diese hier mit dem am AWI entwickelten Ozeanmodell FESOM gekoppelt. AWI-CM-1-1 verwendet ebenfalls OASIS-MCT für die Kopplung.

AWI‐CM‐1‐1‐MR: ECHAM6.3 T127L95 / FESOM

  • Atmosphäre: Das am MPI für Meteorologie entwickelte Atmosphärenmodell ECHAM6.3 wird hier in der gleichen Auflösung verwendet wie in MPI-ESM HR; die horizontale Auflösung liegt also etwa bei 100 km.
  • Ozean: Das Modell FESOM2 hat ein unstrukturiertes Gitter, welches es erlaubt, besonders dynamische Bereiche anhand einer erhöhten Auflösung gut zu erfassen. Die Auflösung variiert zwischen 8 km und 80 km; die Anzahl der Gitterpunkte entspricht in etwa der eines regulären globalen Gitters mit 1/4 Grad Auflösung.

 

Mehr Informationen

Originalveröffentlichung zu MPI-ESM1.2:

Mauritsen, T., Bader, J., Becker, T., Behrens, J., Bittner, M., Brokopf, R., et al. (2019). Developments in the MPI‐M Earth System Model version 1.2 (MPI‐ESM1.2) and its response to increasing CO2. Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 11, 998– 1038. https://doi.org/10.1029/2018MS001400

Originalveröffentlichungen zu AWI-CM-1-1:

Semmler, T., Danilov, S., Gierz, P., Goessling, H. F., Hegewald, J., Hinrichs, C., et al. (2020). Simulations for CMIP6 with the AWI climate model AWI‐CM‐1‐1. Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 12, e2019MS002009. https://doi.org/10.1029/2019MS002009

Sidorenko, D., Rackow, T., Jung, T. et al. Towards multi-resolution global climate modeling with ECHAM6–FESOM. Part I: model formulation and mean climate. Clim Dyn 44, 757–780 (2015). https://doi.org/10.1007/s00382-014-2290-6

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