Erdsystemkomplexität

Die Gruppe „Earth System Complexity“ am AWI konzentriert sich auf das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen großräumigen Komponenten der Erde, wie z. B. den Eisschilden und der Ozeanzirkulation, dem borealen Wald und dem Permafrost. Wir bemühen uns um ein besseres Verständnis der relevanten Prozesse, die die Dynamik in diesen Systemen auf langen Zeitskalen antreiben, indem wir numerische Modelle und Paläodatenanalysen einsetzen.

Einige Publikationen

Bochow, N., Poltronieri, A., Robinson, A., Montoya, M., Rypdal, M. und Boers, N.: Overshooting the critical threshold for the Greenland ice sheet, Nature, 622, 528-536, doi.org/10.1038/s41586-023-06503-9, 2023.

Swierczek-Jereczek, J., Robinson, A., Blasco, J., Alvarez-Solas, J. und Montoya, M.: Time-scale synchronisation of oscillatory responses can lead to non-monotonous R-tipping, Scientific Reports, 13, 2104, doi.org/10.1038/s41598-023-28771-1, 2023.

Moreno-Parada, D., Alvarez-Solas, J., Blasco, J., Montoya, M., und Robinson, A.: Simulating the Laurentide Ice Sheet of the Last Glacial Maximum, The Cryosphere, 17, 2139-2156, doi.org/10.5194/tc-17-2139-2023, 2023.

Einige von uns verwendete Werkzeuge

Yelmo-Eisschildmodell: ein kontinentales Eisschildmodell höherer Ordnung

Robinson, A., Alvarez-Solas, J., Montoya, M., Goelzer, H., Greve, R., und Ritz, C.: Description and validation of the ice-sheet model Yelmo (version 1.0), Geosci. Model Dev., 13, 2805-2823, doi.org/10.5194/gmd-13-2805-2020, 2020.

Siehe auch github.com/palma-ice/yelmo. 

Klimamodell CLIMBER-X: ein schnelles Erdsystemmodell (fESM), das für Simulationen auf langen Zeitskalen geeignet ist

Willeit, M., Ganopolski, A., Robinson, A., und Edwards, N. R.: The Earth system model CLIMBER-X v1.0 - Part 1: Beschreibung und Validierung des Klimamodells, Geosci. Model Dev., 15, 5905-5948, doi.org/10.5194/gmd-15-5905-2022, 2022.

FastIsostasy: ein regionales Modell der glazialen isostatischen Anpassung

Swierczek-Jereczek, J., Montoya, M., Latychev, K., Robinson, A., Alvarez-Solas, J., and Mitrovica, J.: FastIsostasy v1.0 - An accelerated regional GIA model accounting for the lateral variability of the solid Earth, EGUsphere \[preprint], doi.org/10.5194/egusphere-2023-2869, 2023.

Siehe auch github.com/JanJereczek/FastIsostasy.jl 

Zugehörige Projekte

Vorhersage von Klimaüberraschungen auf längeren Zeitskalen (FORCLIMA)

Die grönländischen und antarktischen Eisschilde und die atlantische meridionale Umwälzzirkulation (AMOC) sind herausragende Beispiele für Kippelemente im Erdsystem, die das Potenzial haben, nichtlinear auf kleine Änderungen der Antriebskräfte zu reagieren. Kippelemente können daher zu Klimaüberraschungen führen, d. h. zu Ereignissen mit geringer Wahrscheinlichkeit und großen Auswirkungen, die möglicherweise früher als erwartet ausgelöst werden. FORCLIMA wird probabilistische Schätzungen von Klimaüberraschungen für die mittelfristige Zukunft (Jahrhunderte bis Jahrtausende) mit viel höherer Zuverlässigkeit als heute erstellen und uns über die Wechselwirkungen zwischen wichtigen Kippelementen im Klimasystem informieren. Dieses Projekt wird den Stand der Technik bei der gekoppelten Modellierung von Klima und Eisschilden voranbringen und zu einem besseren Verständnis der langfristigen Auswirkungen des Klimawandels auf das Erdsystem führen.

Das Projekt FORCLIMA wird durch einen Consolidator Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC) unterstützt.

Klima-Kipp-Punkte: Quantifizierung des Kipp-Potenzials des Erdsystems anhand von Beobachtungen und Modellen und Bewertung der damit verbundenen klimatischen, ökologischen und sozioökonomischen Auswirkungen (ClimTIP)

Die Wahrscheinlichkeit großräumiger Kipp-Ereignisse des Erdsystems unter fortgesetzter anthropogener Beeinflussung bleibt ungewiss. Angesichts der möglichen Irreversibilität solcher Ereignisse und der potenziell katastrophalen globalen Folgen für das Klima, die Ökosysteme und die Gesellschaft verlangt das Vorsorgeprinzip eine gründliche Untersuchung der zugrundeliegenden Mechanismen, der zusammengesetzten oder kaskadierenden Auswirkungen und der damit verbundenen Risiken. ClimTip wird das Prozessverständnis für mögliche Kippelemente (TEs) des Erdsystems wesentlich voranbringen. Es wird den methodischen Rahmen für die Charakterisierung und Eingrenzung potenzieller Kippelemente anhand von Paläoklima-, Beobachtungs- und Modelldaten, für die Identifizierung unbekannter Kipp-Potenziale anhand von Beobachtungen und Modellen und für die Quantifizierung der Widerstandsfähigkeit und ihrer Veränderungen in Klima und Ökosystemen, einschließlich der Frühwarnung vor bevorstehenden Übergängen, liefern.

Das Projekt ClimTIP wird durch einen HorizonEurope Consortium Grant der Europäischen Kommission unterstützt und von der Technischen Universität München koordiniert.  

Wir sind immer daran interessiert, neue Kooperationen einzugehen. Kontaktieren Sie uns!