Superparameterisierte Konvektion im Klimasystem

Atmosphärische Konvektion ist ein wichtiger Prozess in der Beschreibung meteorologischer Abläufe in der Troposphäre, der für eine Stabilisierung der Atmosphäre durch die Umverteilung von Energie, Luftmassen und damit auch Wasserdampf führt. Die Repräsentation von konvektiven Vorgängen in Klimamodellen ist deshalb problematisch, da typische konvektive Zellen eine horizontale Ausdehnung in der Größenordnung von maximal 10 km haben, die Gitterweite globaler Klimamodelle mit mehr als 100 km jedoch deutlich darüber liegt. Somit können die einzelnen Wolken nicht explizit dargestellt, sondern nur ihre Effekte parametrisiert werden. Anstelle einer herkömmlichen Konvektions-parametrisierung, die typischerweise großen Unsicherheiten unterliegen, soll in diesem Projekt eine sogenannte ”Superparametrisierung” in das Chemie-Klima-Modell EMAC implementiert werden. Eine solche Superparametrisierung beschreibt die Effekte der kleinskaligen konvektiven Prozesse durch ein Ensemble von Wolken, die mit einem wolkenauflösenden Modell mit einer Gitterweite von etwa 2 km berechnet werden. Anstelle aber nun die jede gesamte Gitterbox des Globalmodells mit diesen kleinen Gitterboxen zu füllen, was ein globales wolkenauflösendes Modell darstellen würde, rechentechnisch aber sehr aufwendig wäre, wird nun ein reduziertes Ensemble von Gitterzellen betrachtet, in denen die einzelnen Wolken sich bilden und miteinander wechselwirken können. Aus diesem Ensemble wird dann der mittlere Effekt der kleinskaligen Wolken bestimmt, und somit können die Rückwirkungen auf die globale Skala beschrieben werden. Die Ergebnisse von Simulationen mit Superparametrisierung werden zu Evaluationszwecken mit verschiedenen Satellitendatensätzen für Wolken und Strahlungsparameter verglichen.