Neue Numerik verbessert die Zuverlässigkeit von Klimasimulationen

Matthias Hofmann vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) und Miguel Maqueda von der New York Universität (NYU) haben eine konzeptionelle Schwäche in der Numerik von Ozeanmodellen entdeckt, welche zu einer verfälschten Repräsentation der physikalischen Eigenschaften des Ozeans führen kann (Geophysical Research Letters, 9.5.2006). Mit dem geschickten Einsatz eines mathematischen Algorithmus’ – der in der Modellierung der Atmosphäre bereits lange Standard ist – verbessern die Autoren nun auch die Modellierung der Ozeanzirkulation.

Mehr als 70 % der Erdoberfläche sind von Wasser bedeckt. Aus diesem Grund wird unser Klima wesentlich von der Dynamik des Ozeans und den Meeresströmungen bestimmt. Computermodelle, welche heutzutage zur Vorhersage der künftigen Entwicklung des Klimasystems der Erde verwendet werden, müssen sich auf die Genauigkeit der ihnen zugrundeliegenden Teilmodelle, wie etwa der Ozeanmodelle, verlassen können.

Seit der Verfügbarkeit der Daten vom „World Ocean Circulation Experiment“ (WOCE) stimmen die meisten Ozeanographen darin überein, dass der Großteil des im Nordatlantik in die Tiefe absinkenden kalten und salzreichen Wassers als Teil des sogenannten Ozeanischen Förderbandes (conveyour belt) im Südpolarmeer nahe der Antarktischen Küste wieder an die Oberfläche aufquillt.

Ozeanmodelle, die normalerweise für Klimavorhersagen verwendet werden, tendieren allerdings dazu, das Aufquellen jenes Nordatlantischen Tiefenwassers im äquatorialen Pazifik und Indischen Ozean stattfinden zu lassen. Durch die Arbeit von Hofmann und Maqueda wurde der wissenschaftlichen Gemeinschaft ein Werkzeug zur Verfügung gestellt, welches in Ozeansimulationen nicht nur das Aufquellen des Tiefenwassers im Südpolarmeer stattfinden läßt, sondern außerdem die Modellierung der Verteilung von Temperatur und Salzgehalt im Inneren des Ozeans wesentlich verbessert.

Modelle des Klimasystems der Erde werden von dieser Neuerung profitieren.

Ansprechpartner am PIK: Dr. Matthias Hofmann, E-Mail: hofmann@pik-potsdam.de, Tel.: 0331 288-2567, mobil: 0172 717 88 33

Original Artikel: Hofmann, M., and M. A. Morales Maqueda (2006), Performance of a second-order moments advection scheme in an Ocean General Circulation Model, J. Geophys. Res., 111, C05006, doi:10.1029/2005JC003279.