Zustands- und Zeitskalenabhängigkeit des Erdklimas vom letzten Glazial bis heute

• Antragstellerin: Professorin Dr. Kira Rehfeld
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre ; Paläontologie ; Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 395588486

In meinem Forschungsvorhaben untersuche ich, ob die Variabilität des Erdklimas von der Mitteltemperatur der Erde abhängt. Diese hat gravierende Implikationen, da Änderungen der Wahrscheinlichkeitsverteilung von Temperatur und Niederschlag die Häufigkeit von extremen Klima- und Wetterereignissen beeinflussen, was für die Gesellschaft mindestens so relevant ist wie Mittelwertsänderungen.Klimavorhersagen stützen sich auf komplexe Klimamodelle, und ihre Zuverlässigkeit festzustellen ist von großer Bedeutung. Der Zeitraum der systematischen Wetteraufzeichnungen ist jedoch zu kurz und zu nahe am heutigen Erdsystemzustand, um festzustellen, ob die Variabilität in Modellen über die dekadische Zeitskala hinaus akkurat wiedergegeben wird. Der Vergleich mit Paläoklimadaten, also indirekten Informationen zum Paläoklima aus natürlichen Klimaarchiven wie Gletschereis, Speläothemen oder fossil erhaltenen Pollen in Seesedimenten, ist hierfür derzeit die einzige Lösung. Dabei zeigt sich jedoch, dass das simulierte Klima auf allen Zeitskalen über die interannuale hinaus weniger variabel ist als die Rekonstruktionen.Um unser Verständnis des Erdklimas auf langen Zeitskalen zu verbessern, wird meine Gruppe eine belastbare Schätzung der Klimavariabilität der letzten 80,000 Jahre vornehmen. Dieser Zeitrahmen ist insbesondere deshalb hierfür geeignet, da er letzte Kaltzeit, den Übergang, und die gegenwärtige Warmzeit, das Holozän, umfasst. Die Deglaziation war der letzte große Übergang im Erdklima, und mit einer mittleren Erwärmung von mehr als 3°C in der Magnitude vergleichbar mit dem vorhergesagten Anstieg bis zum Jahr 2300.Kernziel der Forschung ist es, die Veränderung der Klimavariabilität innerhalb der Kaltzeit und zwischen der Kalt- und der Warmzeit zu quantifizieren, die darunterliegenden dynamischen Veränderungen zu verstehen, und festzustellen, wie gut Modelle diese wiedergeben. Hierbei wird die Gruppe sowohl die Gesamtänderung der Variabilität auf hundertjährigen Zeitskalen, als auch den Zusammenhang zwischen der Variabilität auf jährlichen, hundert- und tausendjährigen Zeitskalen untersuchen. Eine weitere Frage wird sein, ob die Sensitivität des Klimasystems in der Kalt- und Warmzeit auf natürliche Störungen, z.B. durch Vulkanausbrüche, unterschiedlich ist.Hierzu wird die Gruppe (a) derzeitige Modelle des natürlichen Proxy-Formationsprozesses in Speläothemen und Eisbohrkernen verbessern, (b) neue und innovative Experimente mit Klimamodellen mit isotopischen Tracern durchführen, (c) den Klimazustand im Glazial und Holozän gemeinsam aus den Klimamodell- und Proxydaten bestimmen und (d) die Amplitude dieser gemeinsamen Rekonstruktion mit einer klimamodellunabhängigen Schätzung aus einer Bayes'schen Rekonstruktion überprüfen.Damit wird es zum ersten Mal möglich sein, einen fairen Klimamodell-Datenvergleich auf hundert- bis tausendjähriger Zeitskala durchzuführen, was unser Verständnis der langfristiger Vorhersagbarkeit des Erdklimas verbessern wird.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Kooperationspartnerin: Dr. Louise Sime