Die Durchführung des Projektes stützt sich auf fünf Untersuchungsschwerpunkte.

1. Durchführung gemeinsamer Modellexperimente

Im Rahmen des Projektes werden von MPI, IMK4, BTU und DLR drei jeweils fünfzehnjährige regionale Klimasimulationen mit unterschiedlichen Modellen und Regionalisierungsmethoden durchgeführt:

• (a) Simulation des gegenwärtigen Klimas mit globalen Antriebsdaten aus Wetteranalysen
• (b) Simulation des gegenwärtigen Klimas mit Antriebsdaten aus einer GCM-Simulation
• (c) Simulation eines Klimaszenarios mit Antriebsdaten aus einer GCM-Simulation

Simulation (a) dient der Evaluierung der verwendeten Modelle und Regionalisierungsmethoden, Simulation (b) stellt das Kontrollexperiment dar und liefert den Offset der Simulation gegenüber dem analysierten Klima und aus (c) können die regionalen Änderungssignale abgeleitet werden. Als Antriebsdaten sollen ECMWF Reanalysen (ERA15) für den Zeitraum 1979-1993 und globale Klimasimulationen mit ECHAM4/T106 verwendet werden. Die regionalen Simulationen werden mit zwei dynamisch genesteten Modellen (MCCM und REMO) sowie einer statistisch dynamischen Regionalisierungsmethode durchgeführt und konzentrieren sich auf Mitteleuropa mit einer Auflösung von ca. 18 km.

2. Erstellung klimatologischer Vergleichsdaten

Zur Evaluierung der regionalen Simulationen werden durch DWD und TUD entsprechend aufbereitete Klimabeobachtungen bereitgestellt. Die Auswertungen beschränken sich dabei nicht nur auf den Vergleich klassischer Klimaparameter wie die mittlere Lufttemperatur und den Niederschlag, sondern beziehen weitere Parameter und statistische Kenngrößen wie Varianzen, Extremwerte und Häufigkeiten spezieller Ereignisse mit ein. Die Datengrundlage bilden klimatologische Bodenbeobachtungen, Vertikalprofile aus Radiosondenaufstiegen und aus Satellitendaten abgeleitete Strahlungs- und Energieflüsse am Boden und Oberrand der Atmosphäre.

3. Modell- und Methodenvergleich

Zur Abschätzung der Schwankungsbreite regionaler Klimasimulationen werden die Ergebnisse der 3 Modellexperimente mit den verschiedenen Modellen und Regionalisierungsmethoden anhand eines einheitlichen Satzes klimatologischer Kenngrößen miteinander verglichen (siehe Abbildung). Zusätzliche individuelle Sensitivitätsstudien erweitern das Ensemble möglicher Realisierung der simulierten Klimazustände.

4. Evaluierung

Die Ergebnisse der Modellsimulationen (a) und (b) werden mit den unter (2) erstellten Klimaparametern verglichen. Aus den Unterschieden lassen sich unter Berücksichtigung der Varianz von Simulationsergebnissen und Klimadaten Maßzahlen zur Quantifizierung der Ungenauigkeiten regionaler Klimasimulationen ableiten. Diese dienen später der Bewertung der Signifikanz der aus den der Modellsimulationen (c) abgeleiteten Klimaänderungssignale und bilden die Grundlage zur Beurteilung zukünftiger Modellveränderungen.

5. Sensitivitätsstudien

Zur Quantifizierung der möglichen Schwankungsbreite von Modellergebnissen und Klimadaten werden von den sechs Projektpartnern individuelle Sensitivitätsstudien durchgeführt. Diese untersuchen die Auswirkungen ausgewählter Parameter auf die Modellergebnisse bzw. den Einfluss der Methoden der Datenaufbereitung auf die erstellten Klimadatensätze.

Durch systematische Modifikation der Randwerte wird der Einfluss von Störungen in den globalen Antriebsdaten auf die regionalen Simulationsergebnisse des regionalen Klimamodells REMO untersucht. Die Variation sensitiver Bodenparametern zeigt den Einfluss von Ungenauigkeiten bei der Modellierung der Landoberflächen-Prozesse auf die resultierenden Klimamuster.
Poster zum Teilprojekt

Das regionale Klimamodell REMO wird in mehreren Stufen um ein variables Vegetationsmodul erweitert, welches die Vegetationsbedeckung und die damit verbundenen Oberflächeneigenschaften als Funktion der Jahreszeit beschreibt. Untersucht wird der Einfluss der veränderten Bodenbehandlung auf den Jahresgang und die Jahresmittelwerte der klimatologischen Kenngrößen.
Poster zum Teilprojekt

Untersucht wird der Einfluss der Erhöhung der horizontalen Auflösung auf die regionalen Simulationsergebnisse des Modells MCCM. Durch Erhöhung der horizontalen Auflösung ergeben sich in Gebirgsregionen auch stärkere Neigungen der Bodenoberfläche. Inwieweit die Grenzschichtparametrisierung an diese Veränderungen angepasst werden muss, und welchen Einfluss diese Anpassung auf die regionalen Klimamuster hat, ist ebenfalls Gegenstand der Sensitivitätsstudien.
Poster zum Teilprojekt

Untersucht wird der Einfluss alternativer Wetterlagenklassifikationen und von Modifikationen der statistisch-dynamischen Extrapolation auf die Ergebnisse dieser Regionalisierungsmethode. Dabei werden die Klimamuster, die aus der statistischen Rekombination separierter charakteristischer Episoden einer REMO Simulation gewonnen werden, mit den Ergebnissen der kontinuierlichen dynamischen Klimasimulation verglichen.
Poster zum Teilprojekt

Aus Satellitenbeobachtungen werden Bedeckungsgrad, Strahlungsflüsse am Boden und am Oberrand der Atmosphäre, sowie weitere Terme der Bodenenergiebilanz abgeleitet. Durch den Vergleich mit entsprechenden Bodenbeobachtungen und Ergebnissen anderer Satellitendaten lassen sich die Unsicherheiten der berechneten Flüsse und Wolkenbedeckungen quantifizieren.
Poster zum Teilprojekt

Die Erstellung klimatologischer Parameter erfolgt durch Interpolation einer Vielzahl von Stationsbeobachtungen auf ein reguläres flächendeckendes Gitter für das Gebiet Deutschlands. Untersucht wird, welchen Einfluss die Interpolationsmethode und Unsicherheiten in den Ausgangsdaten auf die mögliche Schwankungsbreite der abgeleiteten Klimadaten haben.
Poster zum Teilprojekt

Die Gesamtheit aller Untersuchungsschwerpunkte spannt eine Art vierdimensionalen Analyseraum auf, dessen Dimensionen repräsentiert werden durch die