Die Rolle von ozeanischem Wärmetransport für dekadische Klimavorhersagen in der Nordatlantikregion

International Max Planck Research School on Earth System Modeling

Sprache:

Leonard Friedrich Borchert

Leonard Borchert ist Klimaforscher mit vielschichtigen inhaltlichen Interessen. Nach Forschungsschwerpunkten in Küstendynamik und ökonomischen Auswirkungen des Klimawandels untersucht er seit 2015 die Vorhersagbarkeit europäischer Oberfchentemperaturen bis zu 10 Jahre in die Zukunft. Zudem engagiert er sich in diversen Netzwerken für die Rechte Promovierender in Deutschland.

Auf einen?

Expertise

  • Klimadynamik
  • Klimavorhersage
  • Wissenschaftspolitik

Interessant für

  • Umwelt-NGOs
  • Consultancies
  • Rückversicherernde
  • Klimaenthusiast*innen
Leonard Friedrich Borchert

Leonard Borchert ist Klimaforscher mit vielschichtigen inhaltlichen Interessen. Nach Forschungsschwerpunkten in Küstendynamik und ökonomischen Auswirkungen des Klimawandels untersucht er seit 2015 die Vorhersagbarkeit europäischer Oberfchentemperaturen bis zu 10 Jahre in die Zukunft. Zudem engagiert er sich in diversen Netzwerken für die Rechte Promovierender in Deutschland.

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Interview

Anja Zeltner
Freie Autorin

Kann man das Klima wirklich für einige Jahre glaubhaft vorhersagen?

Leonard Friedrich Borchert
schreibt…
Anja Zeltner
Freie Autorin

Kann man das Klima wirklich für einige Jahre glaubhaft vorhersagen?

Leonard Friedrich Borchert
Gastautor

Das hängt vor allem davon ab, was man wo vorherzusagen versucht; Niederschlag können die meisten Modelle auf dieser Zeitskala zum Beispiel nicht gut vorhersagen. Generell können aktuelle Klimamodelle, wenn man ihnen den Zustand des Klimas zu Beginn der Vorhersage „verrät“, für bis zu zehn Jahre ganz gut vorhersagen, ob es eher kälter oder wärmer wird – die Vorhersage von genauen Temperaturen funktioniert weniger gut. Studien, in denen Vorhersagen über die letzten ca. 60 Jahre simuliert und mit Beobachtungen verglichen wurden, zeigen, dass diese „dekadischen“ Temperaturvorhersagen besonders gut im Nordatlantikraum funktionieren.

Anja Zeltner
Freie Autorin

Wie funktionieren die Vorhersagen, mit denen du dich in deiner Dissertation beschäftigt hast?

Leonard Friedrich Borchert
Gastautor

Hier ist die Abgrenzung zu Klimaprojektionen wichtig: Die Vorhersagen, mit denen ich mich beschäftige, sind im Allgemeinen weniger zuverlässig als Klimawandelszenarien. Das liegt daran, dass auf der dekadischen Zeitskala nicht nur der Anstieg der Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre eine Rolle spielt, sondern, ähnlich wie bei einer Wettervorhersage, auch der Zustand des Klimasystems zu Beginn der Vorhersage. In meiner Dissertation bin ich der Frage nachgegangen, warum Oberflächentemperaturen im Nordatlantikraum für bis zu zehn Jahre so gut vorhersagbar sind. Ich habe herausgefunden, dass der Transport von Wärme im Ozean in den Nordatlantik dort eine wichtige Rolle dafür spielt, ob dekadische Temperaturvorhersagen glaubwürdig sind.

Anja Zeltner
Freie Autorin

In deiner Dissertationszeit und auch jetzt bist du in verschiedenen Promotionsnetzwerken engagiert. Wie bewertest du die Situation der Promovierenden in Deutschland momentan?

Leonard Friedrich Borchert
Gastautor

In den letzten Jahren hat sich vieles gebessert: Zum Beispiel haben einige Wissenschaftsorganisationen Stipendien weitestgehend abgeschafft, und Betreuungspanels – also eine Gruppe von Wissenschaftler_innen, die einzelne Promovierende betreut – wurden vielerorts eingeführt. Durch diese Maßnahmen sind jetzt viele Promovierende z. B. sozial- und rentenversichert, was bei vielen Promovierenden mit Stipendium leider nicht der Fall ist, und die Gefahr von Machtmissbrauch gegenüber Promovierenden ist auf Grund der Kontrolle einzelner Betreuer_innen durch das Panelsystem gesunken. Trotzdem gibt es noch einiges zu tun: Promovierende werden oftmals nach wie vor nicht voll für die geleistete Arbeit bezahlt, kämpfen auf Grund des hohen Stresses mit ihrer körperlichen und geistigen Gesundheit, und auch Promotionspanels konnten bisher Machtmissbrauch nicht vollends vermeiden. Es gibt aber Hoffnung: Mich beeindruckt immer wieder, was selbstorganisierte Gruppen Promovierender erreichen können, wie zum Beispiel das N2-Netzwerk, in dem ich selbst engagiert bin.

Schlagworte

ozeanischer Wärmetransport, dekadische Klimavorhersage, Nordatlantik, AMOC, Klimamodellierung

Zusammenfassung

Die Möglichkeit, das Klima für einige Jahre glaubhaft vorherzusagen, erweckte zuletzt umfangreiches öffentliches und ökonomisches Interesse. Wissenschaftliche Studien quantifizieren die Glaubwürdigkeit solcher Vorhersagen, indem sie die durchschnittliche Vorhersagequalität der letzten ca. 50 Jahre diagnostizieren. Solche dekadischen Vorhersagen von Erdoberflächentemperaturen in der Nordatlantikregion zeigten besonders hohe Qualität. Der Grund für diese hohe Vorhersagequalität in der Nordatlantikregion ist bisher jedoch unbekannt. Indes beeinflussen Schwankungen im Transport von Wärme aus dem tropischen in den subpolaren Nordatlantik (ocean heat transport, OHT) nordatlantische Wasseroberflächentemperaturen (sea surface temperatures, SSTs) für etwa zehn Jahre. In dieser Dissertation zeige ich Verbindungen von niederfrequenten Schwankungen des OHT zu der Qualität dekadischer SST-Vorhersagen auf. Weiterhin diskutiere ich, wie die Kenntnis der Stärke des OHT im subpolaren Nordatlantik zu Beginn einer einzelnen SST-Vorhersage genutzt werden kann, um die erwartbare Qualität dieser Vorhersage abzuschätzen.

Mit Hilfe initialisierter numerischer Modellsimulationen des gesamten zwanzigsten Jahrhunderts bestätige ich frühere Studien, indem ich zeige, dass OHT-Schwankungen die Variabilität von SSTs für bis zu 3–10 Jahre beeinflussen können. Ein charakteristisches SST-Muster mit warmen Temperaturen im Nordost-Atlantik und kalten Temperaturen in der Golfstromregion erscheint nach starken OHT-Phasen und anders herum. Dieses Muster entsteht aus stetig wachsenden Wärmeanomalien im oberen Ozean, welche aus OHT-Anomalien resultieren, die sich im Nordatlantik südwärts fortpflanzen. Basierend auf diesen Analysen erweitere ich bisherige Studien und analysiere starke und schwache OHT-Phasen separat. Dies offenbart einen asymmetrischen Effekt starker und schwacher OHT-Phasen: starke OHT Phasen bei 50◦N beeinflussen SSTs stärker und nachhaltiger als schwache.

Ich zeige hier erstmals, dass die Qualität von SST-Vorhersagen für 3–10 Jahre in die Zukunft mit diesem charakteristischen SST-Muster, und somit mit ozeanischem Wärmetransport, zusammenhängt. Wenn OHT zu Beginn einer Vorhersage in einer starken Phase ist, ist die Vorhersagequalität von SSTs für 2-9 Jahre in die Zukunft signifikant besser, als wenn der Ozean zu Beginn der Vorhersage wenig Wärme transportiert. Diese Asymmetrie ist robust in unterschiedlichen Realisationen des selben Klimamodells. Die Qualität dekadischer SST-Vorhersagen hängt daher vom klimatischen Zustand zu Beginn der Vorhersage ab.

Ich zeige in dieser Dissertation, dass die Qualität dekadischer Temperaturvorhersagen zeitabhängig ist, und daher Qualitätsabschätzungen für die Vergangenheit für Vorhersagen der Zukunft nicht anwendbar sind. Tatsächlich bedingt der klimatische Zustand zu Beginn einer Vorhersage deren Qualität. Bei der dekadischen Vorhersage nordatlantischer SSTs kann der ozeanische Wärmetransport im Nordatlantik als Kriterium zur Abschätzung der erwarteten Qualität einer Vorhersage genutzt werden. Ergebnisse, die ich in dieser Dissertation präsentiere, deuten darauf hin, dass physikalische Mechanismen genutzt werden können, um konventionelle Abschätzungen der Qualität von Klimavorhersagen für den ökonomisch und politisch interessanten dekadischen Zeitraum zu verbessern.

Volltext auf OpenD

Diese Dissertation ist auf OpenD im Volltext verfügbar. Online und OpenAccess.

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Zitiervorschlag

Borchert, Leonard. Decadal Climate Predictions in the North Atlantic Region: The Role of Ocean Heat Transport. Universität Hamburg, 2018, doi:10.17617/2.2639896.

Repository

pure.mpg.de

Identifikatoren

urn: urn:nbn:de:gbv:18-92756

doi: 10.17617/2.2639896

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