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Im Fokus

Berichte über Forschungsprojekte, die mithilfe der Resssourcen des DKRZ ermöglicht werden.

Projekt Retrograde — wenn sich die Erde rückwärts drehen würde

Die Rotation der Erde prägt unser Klimasystem auf unterschiedliche Art und Weise: Sie steuert die Hauptwindrichtungen, beeinflusst die Wettersysteme und erzeugt zusammen mit der Topografie starke Meeresströmungen. Viele weitere Merkmale des Klimasystems, wie die Monsunsysteme und die Meridionale Umwälzbewegung im Ozean, entstehen durch komplexe Wechselwirkungen innerhalb des Klimasystems, deren Abhängigkeit von der Topografie schwer zu bestimmen ist. Um besser zu verstehen, welche Auswirkungen Topografie und Erdrotation auf das Klima haben, haben Wissenschaftler Simulationen mit dem Erdsystemmodell des Max-Planck-Instituts für Meteorologie (MPI-ESM) durchgeführt und analysiert, bei denen die Rotation der Erde umgekehrt wurde.

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Simulation warmer Klimazustände der Vergangenheit: Die Auflösung ist wichtig

Mit dem Ziel der genaueren Simulation physikalischer Prozesse auf der lokalen Skala werden zunehmend Modelle mit erhöhter Gitterauflösung entwickelt. Niedrigauflösende Modellresultate werden durch höher aufgelöste Simulationen ergänzt, die nun auch in Modellvergleichsuntersuchungen wie dem Paleoclimate Modeling Intercomparison Projekt, kurz: PMIP, (z.B. Braconnot et al., 2012) Einzug finden. Die Abhängigkeit der regionalen und globalen Klimadynamik von der Gitterauflösung ist daher bei numerischen Simulationen von besonderem Interesse.

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Zwei Petabyte Daten für die Klimaforschung: Das Konsortialprojekt ESCiMo (Earth System Chemistry integrated Modelling)

Ein tiefgreifendes Verständnis der Prozesse, die zum Klimawandel beitragen, ist eine wichtige Voraussetzung, um nachhaltige Zukunftsstrategien zu entwickeln. Atmosphärenforscher liefern hierzu mit den erfolgreich abgeschlossenen, umfangreichen Simulationen mit dem globalen Klima-Chemie-Modell EMAC (ECHAM/MESSy Atmospheric Chemistry; Jöckel et al., 2016) einen wichtigen Beitrag. Für den Zeitraum 1950-2100 wurden auf dem Supercomputer des DKRZ sowohl die historische Entwicklung der Atmosphäre einschließlich der chemischen Prozesse als auch Projektionen zur zukünftigen Entwicklung gerechnet. Die Klimadaten aus den Modellsimulationen umfassen mehr als zwei Petabyte und werden der internationalen Klimaforschung zur Verfügung gestellt.

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Der Einfluss von Luftverschmutzung auf die menschliche Gesundheit

Jedes Jahr sterben weltweit 3,3 Millionen Menschen vorzeitig an den Folgen von Luftverschmutzung. Diese Zahl könnte sich bis 2050 verdoppeln, wenn die Emissionen ähnlich stark ansteigen wie bisher. Allerdings sind in jüngster Vergangenheit starke Anstrengungen unternommen worden, um die Luftverschmutzung über Europa und den USA durch strenge Richtlinien zu reduzieren. Das Projekt soll die Wichtigkeit der weltweiten Luftqualität im Hinblick auf die menschliche Gesundheit einzuschätzen helfen.

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Globale hoch aufgelöste Klimarekonstruktion

Um Extremereignisse im Klimasystem wie beispielsweise Stürme untersuchen zu können, werden lange und homogene Zeitreihen von Wetterdaten benötigt. Eine neue, globale Simulation mit dem Klimamodell ECHAM6 liefert zeitlich und räumlich hoch aufgelöste Daten der vergangenen Jahrzehnte. Erste Untersuchungen zeigen, dass globale Zirkulationssysteme wie die Nordatlantische Oszillation oder der Monsun realistisch simuliert werden. Regionale Wettererscheinungen werden meist realistischer wiedergegeben als in globalen Reanalysedaten, da hier oft nur mit niedriger räumlicher Auflösung gerechnet wird und die Daten meist nur 6-stündig vorliegen. Mit seiner hohen Auflösung bietet dieser neue globale Datensatz eine Alternative zu Simulationen mit Regionalmodellen und kann darüber hinaus zur Untersuchung globaler Klimazusammenhänge verwendet werden.

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HD(CP)² - Wolken und Niederschlag im Klimasystem

Die Frage, inwieweit Klimaveränderungen vom Menschen gemacht sind, wird in der Öffentlichkeit schon seit langem diskutiert. Um dies genauer beurteilen und künftige Folgen zuverlässiger abschätzen zu können, ist es notwendig, die zugrunde liegenden physikalischen Prozesse detaillierter zu verstehen. Einen wichtigen Baustein im Klimageschehen stellen diejenigen Abläufe dar, die mit der Wolkenbildung und der Niederschlagsentwicklung zusammen hängen. So bestimmen globale und regionale Wolken- und Niederschlagsverteilungen, welche Gegenden bewohnbar sind und welche nicht, und wo Agrarwirtschaft erfolgreich sein kann und wo nicht. Das BMBF-Projekt „Wolken und Niederschlag im Klimasystem HD(CP)²“ hakt genau hier ein und verfolgt das Ziel, bestehende Wissenslücken im Verständnis der physikalischen Prozesse von Wolken und Niederschlag zu schließen.

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MiKlip - bringt Forschung zu mittelfristigen Klimaprognosen vorwärts

MiKlip (kurz für: Mittelfristige Klimaprognosen) ist ein vom Bundesministerium für Forschung und Bildung (BMBF) gefördertes Projekt, in dem die Vorhersagbarkeit natürlicher und menschengemachter Klimaschwankungen auf einer Zeitskala von bis zu 10 Jahren erforscht wird mit dem Ziel, ein operationelles System für solche mittelfristigen Vorhersagen zu entwickeln. Das Projekt wurde zunächst für vier Jahre gefördert; nun ist eine zweite Phase für weitere drei Jahre Forschung bewilligt worden, sowie ein weiteres Jahr für die operationelle Implementierung.

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REACT4C - Klimaoptimierung von Flugrouten

Die Luftfahrt ist von großer Bedeutung für die internationale Mobilität, jedoch beeinflusst sie die Zusammensetzung der Atmosphäre und trägt dadurch zum Klimawandel bei.

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WASCAL - Regionale Klimasimulationen für Westafrika

Die globalen Klimaveränderungen sind auch auf regionalen Skalen deutlich spürbar und stellen in Westafrika eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts dar. Die dortigen Staaten müssen effektive Anpassungs- und Vermeidungsstrategien entwickeln, um den negativen Auswirkungen der Landnutzungsveränderungen und des Klimawandels auf Bevölkerung und Umwelt, wie z.B. auf die hydro-meteorologische Variabilität, begegnen zu können. WASCAL ist ein forschungsbasiertes Projekt mit dem Ziel, Lösungsansätze für diese Herausforderungen zu entwickeln. Ein Team von Klimamodellierern in Deutschland und Westafrika entwickelt ein regionales Klimamodellsystem für das "dynamische Downscaling" globaler Modellergebnisse speziell für Nordwestafrika.

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