Botzet, M.

Machenhauer, B.

Windelband, M.

German

MPG.PuRe

Annalen der Meteorologie31DeutscheMeteorologen-Tagung 1995vom 11. bis 15. September 1995 in MünchenOffenbach am Main 1995Selbstverlag des Deutschen WetterdienstesISSN 0072-4122Die für die Veröffentlichung als Vorabdruck zur Deutschen Meteorologen-Tagung 1995 eingereichtenManuskripte stellen erweiterte Zusammenfassungen oder Kurzfassungen der Vorträge dar. Für ihrenInhalt sind die Verfasser verantwortlich. Die Wiedergabe der Zusammenfassungen nimmt eine spätereausführliche Darstellung der Vorträge und ihre Veröffentlichung durch die Autoren an anderer Stellenicht vorweg.In dem Band Annalen der Meteorologie Nr. 30, Tagung für Alpine Meteorologie in Lindau,sind durch ein Versehen die Seiten 309 und 324 vertauscht. Wir bitten dies zu entschuldigen.Die RedaktionISSN 0072-4122ISBN 3-88148-311-XHerausgeber und Verlag:Deutscher Wetterdienst, ZentralamtFrankfurter Straße 135D-63067 Offenbach a. M.Redaktionsschluß: 15. Juni 1995Verifizierung mehrjähriger Klimasimulationen mit verschiedenen regionalenKlimamodellenMartin Windelband1), Bennert Machenhauer1) und Michael Botzet1)1) Max-Planck-Institut für Meteorologie, Bundesstraße 55, D-20146 Harnburg1 EinleitungIm Rahmen eines europäischen Forschungsprojekts sind mehrjährige Klimasimulationen mit verschiedenen re-gionalen Klimamodellen an drei Instituten Europas durchgeführt worden. Die Zielsetzung ist das gegenwärtigeeuropäische Klima durch die höhere Auflösung realistischer zu simulieren, als dies mit heutigen globalen Mo-dellen möglich ist.2 Modelle und ExperimenteDas HIRHAM (Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg) und das UKMO-RCM (Hadley Center forClimate Prediction and Research in Bracknell/GB) sind genestete Modelle, die an den Rändern mit den pro-gnostischen Variablen eines globalen Modells angetrieben werden. Alle Modelle benutzen "perfekte" ozeanischeRandbedingungen (beobachtete Monatsmittel der SST und des Meereises bzw. Feldern, die den klimatologi-schen Verhältnissen entsprechen). Die Auflösung dieser beiden regionalen Modelle beträgt etwa 50 km und ihrIntegrationsgebiet umfaßt bei HIRHAM etwa ein Achtel der Erdoberfläche und erstreckt sich von Nordamerikabis zum Ural sowie von Nordafrika bis Spitzbergen, während das kleinere UKMO-RCM im Westen nur bis zurDavis-Straße reicht. Das 3. "Regionalmodell" ARPEGE-T63s (Meteo France in Toulouse/F) ist ein globalesModell mit einer variablen Auflösung, die über Mitteleuropa ebenfalls etwa 50 km beträgt, jedoch zum Antipo-den hin kontinuierlich auf 1000 km abnimmt. Das ARPEGE-T42 ist das gleiche Modell mit einer konstantenglobalen Auflösung von 500 km und dient als Kontrollexperiment für das ARPEGE-T63s. Jedes Regionalmodellverwendet die gleiche physikalische Parameterisierung wie das zugehörige Globalmodell.Mit ARPEGE-T63s und UKMO-RCM wurden Integrationen von jeweils 10 Jahren und mit HIRHAM von 4Jahren durchgeführt, um das gegenwärtige Klima zu simulieren.3 BeobachtungenDie Ergebnisse der Simulationen wurden sowohl mit Klimadaten bodennaher Beobachtungen als auch mitECMWF-Analysen verglichen. Erstere basieren auf Beobachtungen des Zeitraumes 1961-1990, die von der"Climate Research Unit" (CRU) der University of East Anglia für Landpunkte Europas auf einem 0.50 xO.5°Gitter zur Verfügung gestellt wurden.4 ErgebnisseDie Regionalmodelle reproduzieren das gegenwärtige Klima realistischer als die Globalmodelle, insbesondere dieNiederschläge in Gebirgsregionen und Küstengebieten werden wirklichkeitsnäher simuliert.Jedes der betrachteten Globalmodelle simuliert einen realistischen, leicht unterschiedlichen Grundstrom. Beiregionaler Betrachtung der globalen Modellergebnisse rufen diese leichten Unterschiede ein anderes regionalesKlima hervor. Dies wird beispielsweise anhand der verschiedenen, monatlichen Niederschlagsraten Mitteleuropasgegenüber den Beobachtungen (CRU) in Abbildung 1 deutlich. Dieser leicht unterschiedliche Grundstromwird vom zugehörigen Regionalmodell gut reproduziert, obwohl es nur an seinen Rändern Informationen desGlobalmodells erhält. Folglich wirken sich im regionalen Modell Verschiebungen des Grundstroms auch auf dasregionale Klima aus, wie dies auch in Abbildung 2 an den Niederschlagsraten zu erkennen ist.Aufgrund eines stärkeren zonaleren Grundstroms im Winter (je nach Modell ist er verschieden stark) sind dieNiederschläge Mitteleuropas höher als die der Beobachtungen, gleichzeitig ist dieser veränderte Grundstromauch für die höheren Temperaturen während dieser Jahreszeit verantwortlich.Alle drei Regionalmodelle simulieren einen ähnlichen Jahresgang des Niederschlags wie ihr zugehörgiges Glo-balmodell. Lediglich im Sommer sinken die Niederschlagsraten ab. Bei HIRHAM bzw. ECHAM aber auch beiUKMO und Meteo France ist dies auf ein Austrocknen des Bodenwasserreservoirs zurückzuführen, da die Ver-dunstung im Frühjahr zu hoch ist. Dies führt schließlich auch zu einer geringeren Bewölkung und infolgedessenauch zu höheren bodennahen Lufttemperaturen während des Sommers.538Niederschlag8 87 78 8'Qill\l 5 5E-<"-8 .. 4.E- .................~---"aD 3 ...... ', " 3l\l - "'".. -',:2 2 - .... 2CJ ...111l-.Q)"0Q)Z 0 02378o3Niederschlago27eJ r M A M J J A ~ 0 N DBodennahe Lufltemperatur (NN)3026201610E60Z -63-E -10NE-< -1630-10...-~...__-"r- - -"""yJ r M A M J J A ~ 0 N DBodennahe Lufltemperatur (NN)2030 .,...---------------~1610E -10~J F M A M JZeit [Monat]A ~ 0 N D J F M A M JZeit [Monat]A ~ 0 N D--- dRU (30)- - - - - - taRAM (4)- - - UKMO GOM (10)- - - ARPEGE T42 (10)--- dRU (30)- - - - - - HIRHAM (4)- - - UKMO RdM (10)- - - ARPEGE T83lf (10)Abbildung 1: Globalmodelle: Zeitreihen der mo-natlichen Langzeitmittel des Gesamtniederschlags(oben) und der auf Meeresniveau reduzierten boden-nahen Lufttemperatur (unten) für MitteleuropaAbbildung 2: wie Abbildung 1, für Regionalmodelle5 DiskussionDie Regionalmodelle sind in der Lage, das gegenwärtige Klima innerhalb ihres Integrationsgebietes realistischerzu simulieren als die Globalmodelle. Es verbleiben aber noch Defizite, die jahreszeiten- bzw. gebietsabhängigsind. Die Gründe dafür sind vielfältig, wobei sich zwei Hauptursachen herauskristallisiert haben. SystematischeFehler des Grundstroms im globalen Modell beeinflussen auch den Grundstrom des Regionalmodells und dieunzureichende Parameterisierung der Bodenprozesse wirkt sich im Regionalmodell ähnlich aus wie im Globalmodell, was insbesondere in der warmen Jahreszeit zu heißeren und trockeneren Sommern führt.LiteraturverzeichnisMACHENHAUER,' B., 1995: Regionalizations Projects. Proceedings of the EC Symposium "Global Change: ClimateChange and Climate Change Impacts, Focussing of European Research". Copenhagen 6-10 September 1999.European Commission, Brussel, EUR 15921 EN, 113-136JONES R.G., J.M. MURPHY, M. NOGUER AND A.B. KEEN, 1995: Simulation of climate change over Europe using anested regional climate modell. Part 1. Assessment of control climate including sensitivity to location of lateralboundaries. Quart. J. Roy. Met. Soc. In PressDEQuE, M. AND J.P. PIEDELIEVRE, 1995: High resolution climate simulations over Europe. Submitted to Clim. Dyn.BARROW, E" M. HULME AND T. JIANG, 1993: A 1961-90 Baseline Climatology and Future Climate Change Scenarios forGreat Britain and Europe. Part I: 1961-90 Great Britain Baseline Climatology. Climate Research Unit, NorwichHULME, M., D. CONWAY, P.D. JONES, T. JIANG, E.M. BARROW AND C. TURNEY, 1994: A 1961-90 Climatology forEurope for Climate Change Modelling and Impact Applications. Submitted to the Int. J. Climatol.54

Verifizierung mehrjähriger Klimasimulationen mit verschiedenen regionalen Klimamodellen

http://hdl.handle.net/21.11116/0000-000A-8FCF-D

Verifizierung mehrjähriger Klimasimulationen mit verschiedenen regionalen Klimamodellen

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