Max-Planck-Institut für Meteorologie

Globale Zirkulation und Klima (Abt. Atmosphäre im Erdsystem)

Die obere Troposphäre der Tropen ist ein faszinierender Teil der Atmosphäre, in dem Zusammensetzung und Erwärmung durch Konvektion und Strahlung die thermische Struktur bestimmen, die wiederum die großräumige Zirkulation beeinflusst. Die Arbeit der Gruppe konzentriert sich auf das Verständnis der verschiedenen Beiträge zum Temperaturgradienten in dieser Region, ihre Auswirkungen und wie sie sich in einem sich erwärmenden Klima verändern könnte. Darüber hinaus sind wir generell daran interessiert, besser zu verstehen, wie atmosphärische diabatische Prozesse und die Zirkulation auf globaler Ebene zusammenwirken und wie dies das Klima der Erde beeinflusst. Zu den aktuellen Themen, an denen wir arbeiten, gehören die Frage nach dem Ursprung der hemisphärischen Symmetrie der ausgehenden Sonnenstrahlung, die Rolle von Schwerewellen für großräumige Zirkulationen und die Eignung heutiger Klimamodelle für die Untersuchung von Prozessen, die uns interessieren.

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Niederschlag und konvektive Prozesse (Abt. Atmosphäre im Erdsystem)

Unsere Gruppe will die Prozesse verstehen, die die grundlegenden Merkmale der klimatologischen Niederschlagsverteilung bestimmen, wobei der Schwerpunkt auf der Rolle liegt, die die Wechselwirkungen zwischen Konvektion und Oberfläche bei der Festlegung dieser Verteilung spielen. In diesem Zusammenhang konzentrieren wir uns auf zwei Aspekte der Niederschlagsverteilung: die Rolle der Landoberfläche bei der Festlegung der mittleren Niederschlagsmenge über dem Land und die Rolle der Ozean-Atmosphären-Wechselwirkungen bei der Festlegung der Eigenschaften der intertropischen Konvergenzzone. Die Stärke der Kopplung zwischen Konvektion und der darunter liegenden Oberfläche ist praktisch unbekannt und wird durch die konvektive Parametrisierung in traditionellen Erdsystemmodellen bestimmt, während sie in regionalen Klimamodellen, die Stürme auflösen, durch die begrenzte Domänengröße eingeschränkt wird. Unser Unvermögen, die grundlegenden Merkmale der Niederschlagsverteilung zu verstehen, was zum Teil auf die Verwendung ungeeigneter Modellierungsinstrumente zurückzuführen ist, untergräbt das Vertrauen in unsere Fähigkeit, subtilere Fragen zu beantworten, z. B. wie sich der Niederschlag mit der Erwärmung verändern kann.

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Forschungsgruppe des Direktors Prof. Dr. Jochem Marotzke (Abt. Ozean im Erdsystem)

Die Forschungsgruppe des Direktors Prof. Dr. Jochem Marotzke untersucht die Dynamik und die Klimaauswirkungen großräumiger Ozeanschwankungen und Klimaänderungen. Wir konzentrieren uns auf das Verständnis der Mechanismen, die Ozean- und Atmosphärenschwankungen auf sub-täglichen bis hundertjährigen Zeitskalen miteinander verbinden. Wir wenden Theorien und Modellsysteme unterschiedlicher Komplexität an, die von integrierten Bewertungsmodellen (IAMs) und konzeptionellen Modellen bis hin zu allgemeinen Zirkulations- und Erdsystemmodellen (ESMs) in idealisierten und realistischen Konstellationen mit unterschiedlichen Auflösungen reichen.

Für numerische Experimente etablieren wir ICON als unser Standard-Forschungsinstrument. Durch die Zusammenarbeit mit dem Exzellenzcluster Climate, Climatic Change, and Society (CLICCS, unter der Leitung der UHH) und Prof. Manfred Milinski vom MPI für Evolutionsbiologie erforscht der Direktor außerdem die Wechselwirkungen zwischen Klima und Wirtschaft.

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Biogeochemie des Ozeans (Abt. Ozean im Erdsystem)

Das Hauptziel der Gruppe marine Biogechemie ist es, die Rolle der marinen Biogeochemie im Klimasystem besser zu verstehen und genauer zu quantifizieren. Hierzu entwickelt die Gruppe globale numerische Modelle der marinen Biogeochemie in engem Zusammenhang mit Modellen der ozeanischen Physik und wendet sie an. Das Spektrum der Modellkomponenten reicht von biogeochemischen Modellen der euphotischen Zone und des tiefen Ozeanes bis zum bioturbierten Sediment und Transportmodellen von Spurenstoffen. Die Einbindung dieser Modellkomponenten in gekoppelte Modelle des Erdsystems und deren Anwendung stellt einen weiteren Arbeitsbereich der Gruppe dar.

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Wolken Wellen Kopplung ( Minerva Fast Track Gruppe )

Die Arbeitsgruppe "Wolken-Wellen-Kopplung" untersucht Wechselwirkungen zwischen Konvektion und kleinskaligen atmosphärischen Wellen, insbesondere Schwerewellen, um ihre Rolle bei der Formung von Wolkenmustern, Konvektion und den damit verbundenen Niederschlag zu verstehen. Wechselwirkungen zwischen Wellen und Konvektion sind in heutigen Klimamodellen nicht gut dargestellt und könnten zur verwirrenden Vielfalt beitragen, die Klimamodelle bei der Simulation tropischer Konvektion zeigen.

Konvektive Quellen regen oft ein diskretes Wellenspektrum an. Jedoch können sich Schwerewellen über große Entfernungen ausbreiten und miteinander interferieren. Die spektrale Zusammensetzung des Wellenhintergrunds und seine Auswirkungen auf die Wolkenstatistik sind nicht genau bekannt. Eines unserer wissenschaftlichen Ziele ist eine systematische Beschreibung des troposphärischen Wellenhintergrunds.

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