Abrupte Klimaverschiebungen und -extreme über Eurasien als Reaktion auf die Veränderung des arktischen Meereises (ACE)
BMBF-gefördert Deutsch-Chinesischen Kooperationsprogramm in der Klimaforschung
Förderkennzeichen (FKZ): 01LP2004A
Kostenstelle für ACE lautet: DM 87011015
Projektlaufzeit: 01. Juli 2021 - 31. Mai 2024
Antragsteller: Prof. Dr. Gerrit Lohmann | Dr. Monica Ionita-Scholz | Prof. Dr. Xun Gong, University of Geoscience , Wuhan, China
PostDoc: Dr. Dmitry Sein
Wir untersuchen die klimatischen Beziehungen zwischen der Arktis und den mittleren Breiten und konzentrieren uns dabei auf die abrupten Veränderungen und Extreme im eurasischen Klimasystem als Reaktion auf die zeitlichen Schwankungen in der Arktis. In diesem Projekt werden wir systematisch eine Datenbank für die arktischen und eurasischen Regionen erstellen, um die zeitlichen und räumlichen Charakteristika von abrupten Klimaänderungen und Extremen im Holozän zu charakterisieren. Dies wird mit einer Klimamodellierung unter Verwendung des gekoppelten Erdsystemmodells (AWI-ESM) kombiniert. Darüber hinaus werden wir unser Modell nutzen, um Klimaprojektionen für die nächsten 1000 Jahre zu erstellen, die einen Einblick in das potenziell kommende Klima für Deutschland und China geben.
Beispiel: Holozäne Dynamik des ostasiatischen Sommermonsuns und des arktischen Meereises
Im Rahmen dieses Projekts werden wir verschiedene Datentypen einbeziehen, um den physikalischen Mechanismus zu finden, der mit der Variabilität des arktischen Meereises und seinem Einfluss auf die Häufigkeit von Extremereignissen in den mittleren Breiten zusammenhängt, mit besonderem Schwerpunkt auf Europa und Asien. Wir präsentieren Aufzeichnungen von Eisschutt und Sedimentationsraten vom ostsibirischen arktischen Schelf, um die holozänen Variationen des arktischen Meereises bzw. den Wärmeabfluss der russischen panarktischen Flüsse zu rekonstruieren (Abbildung).
a Pan-arktisches Flusssystem, Zirkulation des Arktischen Ozeans (Pfeillinien), Westwinde der Nordhalbkugel (orange Pfeile) und Ostasiatischer Sommermonsun (EASM, gelbe Pfeile). Meerwasseroberfläche b Salinität und c Temperatur (Farbskalen) während Juli–September in der ESAS-Region, mit durchschnittlichem jährlichem Abfluss und Sedimentfracht (km³/Jahr und Mt/Jahr) der großen russischen pan-arktischen Flüsse. Die roten Punkte zeigen die Standorte der Sedimentkerne. EADR, NADR, PWI, AWI, TPD, BG und SCC stehen für den eurasischen pan-arktischen Entladungsbereich, den nordamerikanischen pan-arktischen Entladungsbereich, den pazifischen Wassereinfluss in einer Wassertiefe von 40–220 m, den atlantischen Wassereinfluss in einer Wassertiefe von 200–800 m, die oberflächliche transpolare Drift, den oberflächlichen Beaufort-Wirbel und die oberflächliche sibirische Küstenströmung.(Source: www.nature.com)
Unsere Analyse (Dong et al., 2022) zeigt einen dramatischen Verlust an arktischem Meereis und einen größeren Flusswärmeabfluss während des mittleren Holozäns als während des späten Holozäns. Im Sommer des mittleren Holozäns führte die intensive Sonneneinstrahlung zu wärmeren Bedingungen in der großen panarktischen Region. Infolgedessen führten das verstärkte Auftauen von Schnee/Eis und Permafrost sowie mehr Niederschläge über dem Flussgebiet (45-75°N) zu einem erheblichen Anstieg des Wärmeabflusses der Flüsse im Frühsommer, was zu einem Rückgang des arktischen Meereises führte und somit den positiven Einfluss der Sonneneinstrahlung im Frühsommer auf den Rückgang des Meereises verstärkte. Wir werden unser hochauflösendes Modellsystem einsetzen, um die Hypothese anhand von Paläoklimadaten zu untermauern.
Mehr Informationen ACE
Zitate
Dong, J., X. Shi, X. Gong, Astakhov, A.S., Hu, L., Liu, X., Yang, G., Wang, Y., Vasilenko, Y., Qiao, S., Bosin, A., Lohmann, G., 2022: Enhanced Arctic sea ice melting controlled by larger heat discharge of Holocene rivers. Nature comm. 13, 5368. https://doi.org/10.1038/s41467-022-33106-1
Contzen, J., Dickhaus, T., and Lohmann, G.: Variability and extremes: statistical validation of the Alfred Wegener Institute Earth System Model (AWI-ESM), Geosci. Model Dev., 15, 1803–1820, doi.org/10.5194/gmd-15-1803-2022, 2022.
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Shi, J., C. Stepanek, D. Sein, J. Streffing, G. Lohmann, 2023: East Asian summer precipitation in AWI-CM3: Role of resolution and comparison with observations and CMIP6 models. International Journal of Climatology, DOI:10.1002/joc.8075. http://doi.org/10.1002/joc.8075
Streffing, J., Sidorenko, D., Semmler, T., Zampieri, L., Scholz, P., Andrés-Martínez, M., Koldunov, N., Rackow, T., Kjellsson, J., Goessling, H., Athanase, M., Wang, Q., Hegewald, J., Sein, D. V., Mu, L., Fladrich, U., Barbi, D., Gierz, P., Danilov, S., Juricke, S., Lohmann, G., and Jung, T.: AWI-CM3 coupled climate model: description and evaluation experiments for a prototype post-CMIP6 model, Geosci. Model Dev., 15, 6399–6427, 2022. https://doi.org/10.5194/gmd-15-6399-2022
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Schwertfeger, B. T., Lohmann, G., Lipskoch, H., 2023: Introduction of the BiasAdjustCXX command-line tool for the application of fast and efficient bias corrections in climatic research. SoftwareX 22, 101379, https://doi.org/10.1016/j.softx.2023.101379