Erdsystem-Modellierung

Globale Erdsystemmodelle (ESMs)
Die Erdsystemmodellierung ist ein leistungsfähiges Instrument für das Verständnis und die Vorhersage von Veränderungen in den komplexen und miteinander verknüpften Systemen unseres Planeten. Im Kern geht es bei den ESM um den Einsatz hochentwickelter Computersimulationen zur Modellierung der Wechselwirkungen zwischen der Erdatmosphäre, den Ozeanen, der Landoberfläche und dem Eis. Diese Modelle helfen uns, die Auswirkungen natürlicher Prozesse und menschlicher Aktivitäten auf das Klima und die Ökosysteme der Erde zu analysieren.

Ein entscheidender Aspekt der Erdsystemmodellierung ist ein besseres Verständnis des Klimasystems, insbesondere seiner Variabilität und Empfindlichkeit gegenüber externen natürlichen und vom Menschen verursachten Störungen. ESM simulieren eine Vielzahl von Klimavariablen wie Luft- und Meerestemperaturen, Niederschläge, Windmuster und Meeresströmungen sowie Schnee- und Eisbedeckung. Einige Modelle enthalten auch Komponenten für terrestrische und marine Ökosysteme sowie Kohlenstoff-, Nährstoff- und Isotopenzyklen, um vergangene Klimaveränderungen besser zu verstehen und zukünftige Bedingungen zu prognostizieren. Unsere Modelle umfassen auch Eisschilde, ein entscheidendes Element für das Verständnis vergangener Eiszeitzyklen und künftiger Veränderungen des Meeresspiegels. Durch den Vergleich dieser Simulationen mit historischen Klimadaten und Paläoklima-Proxy-Aufzeichnungen bewerten wir die Genauigkeit der Modelle und verfeinern ihre Vorhersagen. Andererseits helfen unsere ESM, paläoklimatische Proxydaten besser zu verstehen und geben Einblicke in die physikalischen Mechanismen, die den vergangenen und zukünftigen Klimawandel antreiben. Darüber hinaus wenden wir Datenassimilationsmethoden an, die spärliche und indirekte Paläoklima-Proxydaten optimal mit Klimamodelldaten kombinieren, um eine umfassende und kohärente Rekonstruktion des vergangenen Klimas zu ermöglichen. Verschiedene ESM sind am MARUM zurzeit im Einsatz, darunter das CESM, das AWI-ESM, sowie cGEnIE.