Modellierung des europäischen und arktischen (Paläo)Klimas auf regionaler Skala

Zusammen mit anderen deutschen Forschungseinrichtungen nimmt die Arbeitsgruppe “Regionales Klima und Wasserkreislauf“ an dem vom BMBF geförderten Projekt „Von der letzten Zwischeneiszeit zum Anthropozän: „Modellierung eines vollständigen Eiszeitzyklus“ teil. Mit diesem Projekt soll unser Verständnis des letzten Eiszeitzyklus (beginnend etwa 130.000 Jahre vor heute) mit Hilfe globaler und regionaler Erdsystem/Klimamodelle (ESMs, RCMs) erweitert werden. Die Modellergebnisse werden mit Proxydaten verglichen, um die Modelle zu validieren, die Repräsentativität der Proxydaten zu untersuchen und um innerhalb eines gemeinsamen beobachtungs-modellbasierten Rahmens die Dynamik und Variabilität des Klimasystems während des letzten Eiszeitzyklus zu erfassen. Letztendliches Ziel des Projekts ist es, mögliche Trajektorien des Klimasystems in den kommenden Jahrtausenden zu beschreiben.

Stabile Wasserisotope (H₂¹⁶O, H₂¹⁸O, HDO) eignen sich besonders gut für die Validierung von ESMs und RCMs, weil sie in den meisten paläoklimatischen Archiven (Eisbohrkerne, Sedimentbohrkerne, Stalagmiten) erfasst sind und weil ihre Modellierung mit globalen und regionalen Modellen weit fortgeschritten ist. Stabile Wasserisotope werden während ihres Transports bei Phasenumwandlungen wie z.B. Verdunstung, Kondensation, Ausregnen und Eisbildung fraktioniert und eignen sich daher hervorragend zur Untersuchung des Wasserkreislaufs. Im Zusammenhang mit dem Paläoklima interessieren dabei besonders Niederschlag und Verdunstung/Sublimation. Wir verwenden die um die Isotopenmodellierung erweiterte Klimaversion CCLMiso (ursprünglich von der ETH Zürich als COSMOiso entwickelt) des Regionalmodells CLM, um Wasserisotopenklimatologien der Gegenwart und Vergangenheit in Europa und der Arktis zu berechnen. Dabei konnten wir zeigen, dass durch die bessere Erfassung regionaler Effekte durch das Regionalmodell eine deutlich bessere Übereinstimmung der Modellergebnisse mit Beobachtungen als beim Globalmodell erzielt werden kann. Abb. 1 zeigt einen Modell-Daten-Vergleich (mit GNIP-Daten) für den HDO-Überschuss δD im Niederschlag für den Zeitraum 2010 bis 2014 im Winter. Die Punkte stellen die GNIP-Beobachtungen dar.

Künftige Arbeiten werden stationäre Klimasimulationen des mittleren Holozäns und des letzten Eiszeitmaximums sowie transiente Simulationen von Heinrich-Ereignissen und des Jüngeren Dryas umfassen.

[Arbeitsgruppe: Regionales Klima und Wasserkreislauf]