Simulierung und Verstehen der wesentlichen Übergänge der quartären Klimadynamik

• Antragsteller: Dr. Andrey Ganopolski
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre ; Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 251168576

Ein Verständnis der Klimavariabilität während der letzten drei Millionen Jahre bleibt eine große wissenschaftliche Herausforderung. Paläoklima-Archive liefern vielfältige Information über quartäre Klimazyklen und geben etliche ausgeprägte Regimeänderungen in der Klimavariabilität preis. Die Mechanismen dieser Übergänge sind noch immer nicht voll verstanden. Obwohl eine Anzahl von Hypothesen aufgestellt wurde, wird das Austesten dieser durch das Fehlen geeigneter Modelle erschwert. Wir schlagen vor die Natur dieser Regimeänderungen mit einem neuen Erdsystemmodell intermediärer Komplexität, welches auf dem vorhanden und umfassend getesteten Modell CLIMBER-2 aufbauen wird, zu studieren. Obwohl das neue Modell eine höhere räumliche Auflösung als CLIMBER-2 haben wird, wird es noch immer schnell genug sein, um Rechnungen auf Zeitskalen von Millionen von Jahren zu ermöglichen. Mit einem Ensemble von Modellrealisierungen gewonnen aus der Variation relevanter Modellparameter werden wir eine Reihe von transienten Rechnungen durchführen, um existierenden Hypothesen zum Pliozän-Pleistozän-Übergang (ca. 2,7 Ma vor heute, v.h.), zur Revolution des mittleren Pleistozäns (zwischen 1,2 und 0,8 Ma v.h.) und zum mittleren Brunhes-Ereignis (ca. 430 ka v.h.) auszutesten. Letztendliche Zielsetzung ist es diese Übergänge mit dem orbitalen Forcing als den einzigen vorgegebenen Antrieb wiedergeben, wobei die Zusammensetzung der Atmosphäre, die Evolution der terrestrischen Sedimentschicht und der äolische Staubtransport sowie dessen Deposition mit dem Modell dargestellt werden. Wir erwarten von diesem Vorhaben einen erheblichen Fortschritt im Verständnis der nicht-linearen Dynamik der wichtigsten Komponenten des Erdsystems, wie den Eisschilden, der ozeanischen Zirkulation und dem Kohlenstoffzyklus sowie der Rolle verschiedener Feedbacks im Klimasystem. Wir werden auch die Möglichkeit einer Verwendung der reichhaltigen Paläoklima-Infomationen über die Klimavariabilität der letzten 3 Millionen Jahre als Mittel zur besseren Eingrenzung der Sensitivität des Erdsystems sowie dessen externe Antriebe und interne Störungen bewerten

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Dr. Reinhard Calov