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Klimamodellierung

Prof. Heiko Paeth. Methodenmodul MT1 im WS 2008/2009. Klimamodellierung. Wissenschaftliche Arbeitsschritte. 5. Präsentation (Medien, Poster, Vortrag, …). 4. Daten- visualisierung (Graphiken, Karten). 3. Datenanalyse (Qualitäts- kontrolle, Statistik). 2. Daten- akquisition

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Presentation Transcript

  1. Prof. Heiko Paeth Methodenmodul MT1 im WS 2008/2009 Klimamodellierung

  2. Wissenschaftliche Arbeitsschritte 5. Präsentation (Medien, Poster, Vortrag, …) 4. Daten- visualisierung (Graphiken, Karten) 3. Datenanalyse (Qualitäts- kontrolle, Statistik) 2. Daten- akquisition (Messung, Modellierung) 1. Hypothese, Fragestellung, Zielsetzung

  3. Schritt 1: Fragestellung • Simulation und Prognose der zeitlichen und räumlichen Entwicklung der bodennahen Temperatur mit dynamischen und statistischen Modellen:

  4. Schritt 2: Datenakquisition • zum Verständnis und zur Prognose der Temperaturdynamik Entwicklung eines Energiebilanzmodelles in der Programmiersprache FORTRAN: Zufallsschwankungen Strahlungshaushalt Strahlungs- gleichgewichts temperatur (zeitlich / räumlich) Rückkopplungen

  5. Schritt 3: Datenanalyse • die statistische Auswertung der Modelldaten soll mit der Programmiersprache FORTRAN in der Entwicklungsumgebung des Betriebssystems LINUX erfolgen: • Karten / Diagramme der jährlichen und saisonalen Mittelwerte • Zeitreihen der regionalen und großräumigen Entwicklung • Hoch- und Tiefpassfilterung • Standardisierung von Zeitreihen • Berechnung von Zeitreihentrends • Signifikanztests • Spektralanalyse • Darstellung von Verteilungsfunktionen • Bestimmung von Extremereignissen

  6. Schritt 4: Datenvisualisierung • konventionelle Programme: Maus-gesteuert, intuitiv, Windows-kompatibel, verbreitet, unflexibel, teuer, Nutzer-orientiert (z.B. Excel) • professionelle Programme: Skriptsprachen-basiert, lernaufwendig, Linux-kompatibel, hochflexibel, Freeware, Layout-orientiert (z.B. GMT)

  7. Schritt 5: Präsentation • Vortrag, Posterpräsentation, Zeitschrift, Internet:

  8. Leistungsnachweis • Gruppenarbeit: • Programmieraufgabe mit FORTRAN selbständig umsetzen und in einer mündlichen Gruppenprüfung in der letzten Sitzung erläutern: • statistisches Modell zum globalen Temperaturanstieg • statistische Prognose der globalen Temperatur bis 2100 auf • Grundlage steigender Treibhausgaskonzentrationen • statistische Implementierung von Zufallsschwankungen

  9. Literatur • Statistik: • Fortran/GMT: • Klimamodelle: • Bahrenberg, G.; Giese, E. und Nipper, J.: Statistische Methoden in der Geographie, Bd. 1+2. Teubner, Stuttgart, 1990/1992. • Schönwiese, C.-D.: Praktische Statistik für Meteorologen und Geowissenschaftler. Bornträger , Stuttgart, 1992. • Clauß, G.; Finze, F.-R. und Partzsch, L.: Statistik für Soziologen, Pädagogen, Psychologen und Mediziner. Harri Deutsch, Frankfurt/Main, 2004. • von Storch, H. and Zwiers, F.W.: Statistical Analysis in Climate Research. Cambridge University Press, 1999. • Lamprecht, G.: Fortran77. Einführung in die Programmiersprache. Vieweg, Braunschweig, 1987. • Engeln-Müllges, G. und Niederdrenk, K.: Fortran90. Grundkurs Computerpraxis. Rowohlt, Hamburg, 1996. • GMT Homepage: http://gmt.soest.hawaii.edu • Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Fourth Assessment Report of the IPCC. Cambridge, 2007. • Cubasch, U. und Kasang, D.: Anthropogener Klimawandel. Gotha, Stuttgart, 2000. • von Storch, H., Güss, S. und Heimann, M.: Das Klimasystem und seine Modellierung. Berlin, Heidelberg, 1999.

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