KlimaModellierung

Die Klimamodellierung ist ein Teilgebiet der Klimawissenschaft, das mathematische Modelle verwendet, um das Klimasystem der Erde zu simulieren. Im Gegensatz zur Wettervorhersage, die kurzfristige Zustände prognostiziert, zielt die Klimamodellierung darauf ab, langfristige Klimaänderungen über Jahrzehnte bis Jahrhunderte abzuschätzen. Modelle helfen, Mechanismen, Wechselwirkungen und Treibhausgas-Effekte zu verstehen und politische Entscheidungen zu unterstützen.

Am häufigsten verwendet werden globale Klimamodelle (GCMs, auch Atmosphären-Ozean-Modelle oder AOGCMs), die Atmosphäre, Ozean, Landoberfläche und Eis/Snow integrieren. In vielen Anwendungen kommen Erdsystemmodelle (ESMs) hinzu, die zusätzlich den Kohlenstoffkreislauf, Vegetation und physikalische Feedbacks berücksichtigen. Regionalmodelle (RCMs) ermöglichen regional- oder städtische Detailauflösungen.

Modelle beruhen auf Gleichungen der Strömungsmechanik und Strahlung. Die Modelle lösen die Navier-Stokes-Gleichungen auf der rotierenden Erde, gekoppelt mit Strahlung, Konvektion und Wolkenbildung; wegen der begrenzten Auflösung müssen viele Prozesse parameterisiert werden.

Wichtige Einflussfaktoren (Forcings) sind Treibhausgase, Aerosole, Landnutzung und Solarvariabilität. Szenarien basieren auf RCPs oder SSPs; häufig werden Ensemble-Simulationen durchgeführt. Modelle werden mit historischen Daten hindurchvalidiert (Hindcasting) und mit Beobachtungsdaten verglichen.

Anwendungen und Unsicherheiten: Projektionen von Temperatur, Niederschlag, Extremereignissen und Meeresspiegelanstieg; regionale Folgen; politische Entscheidungsgrundlagen. Unsicherheiten ergeben sich aus Modellstruktur, interner Variabilität, Auflösung und den Zukunftsszenarien. Fortschritte in Rechenleistung und Observationsdaten verbessern die Abschätzungen.