Untersuchung der solar induzierten Klimavariabilität in Klima-Chemie Modellsimulationen

• Antragsteller: Dr. Markus Kunze
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 396706928

Die durch die Sonne induzierte Variabilität des Klimas ist ein wichtigerTeil der natürlichen Klimavariabilität, zu beobachten in dynamischenund chemischen Größen in der Atmosphäre. Die antreibendenphysikalischen Prozesse umfassen die spektrale solare Einstrahlung(engl. spectral solar irradiance, SSI), die totale solare Einstrahlung(engl. total solar irradiance, TSI) und auch den Eintrag energetischerTeilchen (EPP) in hohe geomagnetische Breiten der Thermosphäreund Mesosphäre. Das solare Signal ist groß in der hohenAtmosphäre, wo ein direkter Einfluss der SSI-Variationen auf dieOzonchemie und Temperatur beobachtet wird. Der direkte TSI-Einflussam Boden ist deutlich schwächer ausgeprägt, aber durchdynamische Prozesse, die das solare Signal aus der Stratosphäreabwärts transferieren, kommt es zu einer indirekten Verstärkung inder Troposphäre. Nach wie vor bestehen jedoch großeUnsicherheiten in der Quantifizierung des solaren Signals und bei derErklärung der für das solare Signal am Erdboden ursächlichenProzesse. SolVarCCM hat das Ziel unser Verständnis der durch dieSonne induzierten Klimavariabilität mithilfe einer innovativen Analyseneuester Modellrechnungen zu verbessern. Die ´Chemistry ClimateModel Initiative´ (CCMI) bietet hierfür eine hervorragendeDatengrundlage, da sie die für die Analyse des solaren Signalsbenötigten chemischen und dynamischen atmosphärischenParameter von der Troposphäre bis in die obere Mesosphäre zurVerfügung stellt. SolVarCCM beginnt mit einem Methodenvergleich,um die für die Detektion des solaren Signals am besten geeigneteAuswertemethode zu identifizieren. Dies ist von Relevanz, dadekadische Signale in der unteren, tropischen Stratosphäre weiterhinnicht eindeutig der solaren Variabilität zugeordnet werden können.Die optimierten Methoden werden dann auf die Validierung dessolaren Signals der letzten fünf Dekaden in den CCMI-Modellen mitBeobachtungen angewendet. Dieser Teil von SolVarCCM wird einendirekten Beitrag zur internationalen WCRP/SPARC-SOLARIS-HEPPAInitiative liefern. Da wenige CCMI-Modelle alternative SSI-/TSIDatensätzeoder EPP-Antriebe verwenden, nutzt SolVarCCM einKlima-Chemie-Modell mit gekoppeltem, interaktivem Ozean, um denEinfluss des neuen CMIP6-SSI-/TSI-Datensatzes und EPP-Vorgabenauf das solare Signal unter zwei Treibhausgas-Zukunftsszenarien zuuntersuchen. CCMI- und eigene Modelldaten zusammen erlaubendann die Analyse des solaren Signals, um die für den Transfer dessolaren Signals von der mittleren Atmosphäre in die Troposphäreverantwortlichen Prozesse zu identifizieren. Die derzeit ungeklärteRolle der solaren Antriebe (EPP und SSI) oder derModellkonfiguration (Modellobergrenze und Kopplung an einenOzean) auf die Ausprägung der solar induzierten Klimavariabilität ander Erdoberfläche soll damit genauer abgeschätzt werden als bishermöglich war. Darüber hinaus wird SolVarCCM als neuen Aspekt diesolar induzierte Klimavariabilität im Klimawandel untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professorin Dr. Ulrike Langematz; Professorin Dr. Katja Matthes; Professor Dr. Henning Rust