Natürliche Klimavariationen der Arktis in einem regionalen hochauflösenden Atmosphärenmodell: = Natural climate variations of the Arctic in a regional high-resolution atmosphere model
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Bremerhaven
Alfred-Wegener-Inst. für Polar- und Meeresforschung
2002
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INHALTSVERZEICHNIS
ZUSAMMENFASSUNG
4
SUMMARY
5
1
EINLEITUNG
7
1.1
MOTIVATION
.
7
1.2
ZIELSETZUNG
.
9
2
NATUERLICHE
KLIMAVARIABILITAET
DER
ARKTIS
11
2.1
BEOBACHTETE
LUFTDRUCK
UND
TEMPERATURVERTEILUNG
IN
DER
ARKTIS
.
11
2.2
DIE
NORDATLANTISCHE
OSZILLATION
.
/
.
15
2.3
DIE
ARKTISCHE
OSZILLATION
.
'
.
16
3
MODELLBESCHREIBUNG
DES
HIRHAM4
18
3.1
ALLGEMEINE
UEBERSICHT
.
18
3.2
MODELLDYNAMIK
UND
NUMERIK
.
19
3.2.1
GRUNDGLEICHUNGEN
FUER
DIE
ATMOSPHAERISCHE
DYNAMIK
.
19
3.2.2
DIE
PRIMITIVEN
GLEICHUNGEN
.
20
3.2.3
NUMERISCHE
DISKRETISIERUNGEN
.
23
3.2.4
HORIZONTALE
DIFFUSION
.
27
3.3
PHYSIKALISCHE
PARAMETRISIERUNGEN
.
29
3.3.1
STRAHLUNG
.
29
3.3.2
LANDOBERFLAECHENPROZESSE
.
31
3.3.3
MEERESOBERFLAECHEN-MEEREIS-PROZESSE
.
32
3.3.4
PLANETARE
GRENZSCHICHT
.
33
3.3.5
IMPULSTRANSPORT
DURCH
SCHWEREWELLEN
.
34
3.3.6
CUMULUSKONVEKTION
.
36
3.3.7
GROSSRAEUMIGE
KONDENSATION
.
37
3.4
RANDANTRIEB
.
38
3.4.1
SEITLICHER
RAND
.
38
3.4.2
UNTERER
RAND
.
39
4
STATISTISCHE
METHODEN
ZUR
ANALYSE
DER
MODELLDATEN
42
4.1
BERECHNUNG
RAEUMLICHER
MITTELWERTE
.
42
4.2
LINEARE
TRENDANALYSE
.
43
4.3
TIEFPASSFILTERUNG
VON
ZEITREIHEN
.
44
4.4
ANALYSE
EMPIRISCHER
ORTHOGONALER
FUNKTIONEN
.
45
4.5
SIGNIFIKANZABSCHAETZUNG
VON
DIFFERENZEN
.
45
2
INHALTSVERZEICHNIS
5
GLOBALE
MODELLEXPERIMENTE
47
5.1
MODELLBESCHREIBUNG
DES
ECHAM4
.
47
5.1.1
MODELLSTRUKTUR
.
48
5.1.2
MODELLPHYSIK
.
48
5.2
DAS
KONTROLLEXPERIMENT
DES
ECHO-G
.
49
5.2.1
ALLGEMEINE
BESCHREIBUNG
DES
EXPERIMENTS
.
49
5.2.2
ANALYSE
DER
SIMULATIONSERGEBNISSE
.
50
5.2.3
AUSWAHL
VON
PERIODEN
FUER
DIE
REGIONALISIERUNG
DES
ARKTISCHEN
KLIMAS
.
54
5.3
DAS
GSDIO-SZENARIO
DES
ECHAM4/OPYC3
.
61
5.3.1
ALLGEMEINE
BESCHREIBUNG
DES
EXPERIMENTS
.
61
5.3.2
ANALYSE
DER
SIMULATIONSERGEBNISSE
.
62
5.3.3
AUSWAHL
VON
PERIODEN
FUER
DIE
REGIONALISIERUNG
DES
ARKTISCHEN
KLIMAS
.
67
6
WARME
UND
KALTE
ZUSTAENDE
DES
ARKTISCHEN
KLIMAS
70
6.1
KENNZEICHEN
EINES
WARMEN
ODER
KALTEN
JANUARS
.
70
6.1.1
KORRELATIONSMUSTER
.
70
6.1.2
CHARAKTERISTIKA
DER
GROSSRAEUMIGEN
ZIRKULATION
.
73
6.1.3
CHARAKTERISTIKA
DER
LUFTDRUCKVERTEILUNG
.
75
6.1.4
CHARAKTERISTIKA
DER
TEMPERATURVERTEILUNG
.
76
6.1.5
ADVEKTION
WARMER
ODER
KALTER
LUFTMASSEN
.
78
6.1.6
SYNOPTISCHE
AKTIVITAET
.
80
6.1.7
ZYKLONENZUGBAHNEN
.
81
6.1.8
EINFLUSS
SYNOPTISCHER
AKTIVITAET
AUF
DAS
REGIONALE
KLIMA
.
83
6.1.9
DISKUSSION
.
85
6.2
KENNZEICHEN
EINES
WARMEN
ODER
KALTEN
JULIS
.
86
6.2.1
CHARAKTERISTIKA
DER
GROSSRAEUMIGEN
ZIRKULATION
.
86
6.2.2
CHARAKTERISTIKA
DER
LUFTDRUCKVERTEILUNG
.
88
6.2.3
CHARAKTERISTIKA
DER
TEMPERATURVERTEILUNG
.
89
7
EINFLUSS
DER
NAO
AUF
DAS
ARKTISCHE
WINTERKLIMA
91
7.1
CHARAKTERISTIKA
DER
GROSSRAEUMIGEN
ZIRKULATION
.
91
7.2
CHARAKTERISTIKA
DER
TEMPERATURVERTEILUNG
.
94
7.3
CHARAKTERISTIKA
DER
NIEDERSCHLAGSVERTEILUNG
UND
VERDUNSTUNG
.
96
7.3.1
NIEDERSCHLAGSSUMMEN
.
96
7.3.2
VERDUNSTUNGSSUMMEN
.
100
7.3.3
NIEDERSCHLAG
MINUS
VERDUNSTUNG
.
100
7.3.4
NIEDERSCHLAGSAKKUMULATION
IN
GROENLAND
.
103
7.4
SYNOPTISCHE
AKTIVITAET
.
105
7
4.1
UNTERSCHIEDE
ZWISCHEN
DEN
BEIDEN
NAO-PHASEN
.
106
7.4.2
UNTERSCHIEDE
ZWISCHEN
REGIONALEM
UND
GLOBALEM
MODELL
.
108
8
ZUKUENFTIGE
AENDERUNGEN
DES
ARKTISCHEN
WINTERKLIMAS
110
8.1
DAS
TREIBHAUSGASSIGNAL
IM
ARKTISCHEN
WINTER
.
110
8.1.1
TEMPERATURAENDERUNGEN
.
110
8.1.2
NIEDERSCHLAGSAENDERUNGEN
.
112
8.2
ZUSAMMENWIRKEN
VON
TREIBHAUSGASEN
UND
NAO
.
115
8.2.1
TEMPERATURAENDERUNGEN
.
116
INHALTSVERZEICHNIS
3
8.2.2
NIEDERSCHLAGSAENDERUNGEN
.
117
9
ZUSAMMENFASSUNG
122
LITERATURVERZEICHNIS
125
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 133
TABELLENVERZEICHNIS
135
DANKSAGUNG
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