Untersuchung historischer und heutiger Klimadynamik und deren Stabilität mittels raum-zeitlicher Analyse mit komplexen Netzwerken

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Norbert Marwan
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 256063231

Die Untersuchung der Stabilität des Klimasystems und des Einflusses des Klimawandels erfordert sowohl Datenanalyse als auch modellierende Ansätze. Die kürzlich entdeckten besonders sensiblen Teilsysteme im Klimasystem (Kippelemente) nähren die Bedenken, daß die gegenwärtigen Modellansätze den Klimawandel unterschätzen. In diesem Projekt werden die Rolle und die Konnektivität von Kippelementen unter dem Einfluß des globalen und regionalen Klimawandels mit Ideen aus der Theorie der komplexen Netzwerke für eine raum-zeitliche Analyse untersucht. Dieser Ansatz wird kritisch beleuchtet und getestet. Für diesen Zweck werden Methoden zur Berücksichtigung von indirekten Kopplungen, extremen Ereignissen, räumlichen Vorzugsrichtungen und räumlichen Randeffekten entwickelt und implementiert und auf die Monsunregionen in Südamerika und Asien angewendet. Das beinhaltet ein neues Anisotropiemaß zur Darstellung von Richtungen, entlang derer sich extreme Wetterereignisse vorzugsweise ausbreiten. Die raum-zeitlichen Wechselwirkungen zwischen und innerhalb dieser spezifischen Kippelemente werden auf diese Art untersucht, um die (Multi-)Stabilität des Klimasystems infolge von Veränderungen in den Monsunregionen bzw. des Überschreitens von kritischen Punkten besser zu verstehen. Dieses Projekt trägt somit wesentlich zu einem besseren Verständnis des Klimawandels (Kippelemente) als auch zur methodischen Entwicklung von raum-zeitlichen Analyseverfahren bei, was letztendlich auch zu einer Verbesserung von Klimamodellen führen soll.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Jürgen Kurths