CCM Simulationen stratosphärisch-troposphärischer Wechselwirkungen

1. CCM Simulationen stratosphärisch-troposphärischer Wechselwirkungen in einem sich verändernden Klima Ulrike Langematz Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin • Bisherige Beiträge zu New SPARC Initiatives • Geplanter Beitrag zu G-SPARC

2. Bisherige Beiträge zu New SPARC Initiatives • Detection, Attribution, and Prediction of Stratospheric Change • „How will changes in stratospheric composition affect climate?“ • Analyse von beobachteten stratosphärischenTrends • GCM Experimente mit gestörten Ozon- und CO2-Verteilungen • CCM Experimente der Vergangenheit und Zukunft (1980-2020) • Stratosphere-Troposphere Dynamical Coupling • „By what mechanisms do the stratosphere and troposphere act as a coupled system?“ • Analyse von GCM Experimenten

3. Detection, Attribution, and Prediction of Stratospheric Change Analyse von beobachteten stratosphärischenTrends Beobachtete Temperatur [°C] und dekadischer Temperaturtrend [K/dec] in der mittleren Stratosphäre März, 30 hPa, FUB-Analysen Starke zwischenjährliche Variabilität in der Stratosphäre im Winter → lange Zeitserien erforderlich Labitzke and Kunze, 2006 Aktuell: Mitarbeit in der SPARC Stratospheric Trends Assessment Group

4. Detection, Attribution, and Prediction of Stratospheric Change Analyse von beobachteten stratosphärischenTrends Beobachteter dekadischer Trend der geopotentiellen Höhe im Frühjahr Polarwirbelpersistenz im Frühjahr dam/dec ARCTIC ANTARCTIC Deutlich erhöhte dynamische Variabilität in Stratosphäre seit 2000 signifikante Intensivierung immer noch verstärkt, aber weniger Langematz and Kunze, 2006

5. Detection, Attribution, and Prediction of Stratospheric Change GCM Experimente mit gestörten Ozonverteilungen Globales Jahresmittel der dekadischen Temperaturänderung durch Ozon- und CO2-Änderungen • FUB-CMAM Modell • GCM, T21L34, Boden-0.01 hPa • Zeitscheibensimulation 1980 • Zeitscheibensimulation 2000 mit Ozontrend • Zeitscheibensimulation 1980 mit Ozon- • und CO2-Trend Globale Abkühlung der Stratosphäre durch untere Stratosphäre: O3 mittlere Stratosphäre: CO2 obere Stratosphäre: 60% O3 + 40% CO2 [K/decade] Langematz et al., 2003

6. Detection, Attribution, and Prediction of Stratospheric Change GCM Experimente mit gestörten Ozonverteilungen Temperaturänderung auf Grund des beobachteten O3 Trends 1979-1997 Modelle mit vorgeschriebenen, beobacheten Ozontrendprofilen SSU 1979-2003  – 1.25 to – 2.3 K/dec – 0.25 to – 0.45 K/dec Shine et al., 2003

7. KU NIES FUB WACCM MRI Detection, Attribution, and Prediction of Stratospheric Change GCM Experimente mit gestörten Ozonverteilungen GRIPS: GCM Reality Intercomparison Project for SPARC Task 3c: Koordinierte GCM Experimente der Periode 1980-2000 mit vorgeschrie-benen,beobachteten Ozon-änderungen Dekadischer Temperaturtrend in DJF Aktuell: Focus auf Dynamik

8. Tropische Tropopausentemperatur, DJF, K Detection, Attribution, and Prediction of Stratospheric Change CCM Experimente SPARC-CCMVal Initiative Vergleich transienter CCM-Simulationen • Aktuell: • neues CCM: MA-ECHAM5-MESSy (Kopplung mit Ozean, UV-Strahlung) • Analyse der Tropen

9. Stratosphere-Troposphere Dynamical Coupling • Analyse von GCM Experimenten Wärmefluss an Tropopause im Winter vs. 50 hPa Temperatur im Frühjahr • FUB-EGMAM Modell • AOGCM, T30L39, Boden-0.01 hPa • mit interaktivem Ozeanmodell • Ensemblesimulationen 1900-2100 • mit unterschiedlichem Treibhaus- • gasforcing nach IPCC ERA40 1961-2000 2061-2100 Deutliche Änderung des troposphä-rischen Forcings in 2061-2100 Huebener et al., 2007 Aktuell: Analyse der dynamischen Rückkopplung Stratosphäre→Troposphäre

10. Geplanter FUB-Beitrag zu G-SPARC 1) Detection, Attribution, and Prediction of Stratospheric Change • Untersuchung der folgenden Fragen: • Welche Prozesse sind für die beobachteten Veränderungen in der Stratosphäre verantwortlich? • Wie wird sich die Stratosphäre in der Zukunft entwickeln? • (Temperatur, chemische Zusammensetzung (Ozon), Dynamik) • dazu: • Durchführung und Analyse von Simulationen der jüngeren Vergan-genheit und Zukunft mit dem MA-ECHAM5-MESSy CCM (mit Ozean) • … in Koordination mit den CCMs der G-SPARC Partner • … in Koordination mit SPARC/CCMVal • … zur Vorbereitung des WMO/UNEP Ozonassessments 2010 • Analyse von beobachteten stratosphärischenTrends

11. 2) Stratosphere-Troposphere Dynamical Coupling • Untersuchung der folgenden Fragen: • Wie gut ist die statistische Kopplung Stratosphäre↔Troposphäre im Modell im Vergleich mit Beobachtungen? • Welche Prozesse und Wechselwirkungen sind dafür verantwortlich? • Verbesserung der Vorhersagbarkeit der troposphärischen Zirkulation? • Jahreszeitliche Abhängigkeit? • Ändert sich die Kopplung Stratosphäre↔Troposphäre in einem sich verändernden Klima? … anhand von Analysen der CCM Experimente aus 1) Analysen von Beobachtungen