Regionale Anwendungen:
Wird für darzustellende Prozesse eine hohe räumliche Auflösung benötigt, so werden regionale Modell eingesetzt. Dies erlaubt uns einerseits genauere Vorhersagen des Klimawandels anzufertigen. Anderseits ist eine hohe Auflösung für die Untersuchung bestimmter Regionen wir das mediterrane Mittelmeer oder der arktische Bereich notwendig, um abschätzen zu können, wie eine verbesserte Darstellung der dortigen Prozesse z.B in den küstennahen Kontinentalschelfmeeren auf das großskalige System zurückwirkt.
Die Abbildung skizziert die Lage der regionalen Forschungsschwerpunkte
Arktis (ARC)
In den letzten Dekaden hat die Meereisbedeckung der Arktis mit einer alarmierenden Geschwindigkeit abgenommen. Es ist wichtig, diese Änderungen zu untersuchen, um die Rolle von Meereis im globalen Klimasystem zu verstehen und um die Sensitivität der Meereisbedeckung als Frühindikator anthropogener Klimaänderungen auszunutzen. Das globale Ozeanzirkulationsmodell MPIOM gekoppelt an eine Arktisversion des regionalen Atmosphärenmodells REMO (mit einer Überdeckung des gesamten Einzugsgebiet der arktischen Flüsse) wird für die Untersuchung des starken Rückgangs des arktischen Sommermeereises verwendet. Der hydrologische Zyklus der Arktis und die Süßwasserbilanz des arktischen Ozeans sind wichtige Parameter, die auch das globale Klima beeinflussen. Ein wesentlicher Aspekt ist dabei die Untersuchung der Rolle des Festlandsabflusses und seiner Variabilität.
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Wechselwirkung zwischen dem Nordwesteuropäischen Schelf und dem Atlantik (NWES)
Der atlantische Ozean und seine Neben- und Randmeere haben großen Einfluss auf die Lebensbedingungen in weiten Bereichen von Westeuropa. Wesentliche Güter werden auf Schiffen transportiert. Die Meeresströmungen verursachen das relativ milde Winterklima West- und Mitteleuropas. Aber der Ozean stellt auch eine potentielle Bedrohung von Küstenregionen dar.
In einem holistischen Modellansatz werden mögliche Veränderungen des nordwesteuropäischen Schelfs und des Austauschs mit dem Atlantik innerhalb der nächsten Dekaden untersucht.
Die Modellkonfiguration besteht aus dem globalen Ozeanmodell MPIOM mit deutlich erhöhter Auflösung auf dem nordwesteuropäischen Schelf und dem Nordostatlantik und einem regionalen Atmosphärenmodell REMO das Europa und einen Teil des Nordatlantiks abdeckt. Zusätzlich wird das marine Biogeochemie Modell HAMOCC verwendet werden, das die Kreisläufe von Phosphor, Stickstoff, Kohlenstoff, Silikat und Sauerstoff in der Wassersäule und in den marinen Sedimenten beschreibt.
Mit diesem Modell werden mögliche Szenarien von anthropogenem Einfluss (z.B. Klimaänderung) untersucht werden.
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Mittelmeer (MED)
Wir modellieren das Mittelmeer für verschiedene extreme Zeitscheiben des frühen Holozäns, um die Sensitivität gegenüber verschiedenen globalen Klimaänderungen zu verstehen und um den möglichen Effekt zukünftiger Klimaänderungen abschätzen zu können. Die Mechanismen, die für die Bildung von Sapropelen verantwortlich sind, stehen dabei im Zentrum unseres Interesses. Sapropele sind marine Sedimentschichten mit einem hohen Anteil organischen Kohlenstoffs, die häufig als Folge niedrigen Sauerstoffgehalts des Tiefenwassers des östlichen Mittelmeers nach Maxima der nordhemisphärischen Insolation auftraten. Wir werden die Kette von Ursachen und Wirkungen untersuchen, die für die Sapropelbildung im frühen Holozän verantwortlich waren. Unser stark interdisziplinär ausgerichteter Ansatz beinhaltet die Kopplung von regionalen Modellversionen des Ozeanmodells MPIOM gekoppelt an das marine Biogeochemiemodell HAMOCC. Das Modell simuliert direkt eine Reihe von Paläoproxies, die direkt mit Daten aus marinen Sedimentbohrkernen verglichen werden, um die Simulationen zu validieren.
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Mittelmeerausstrom (GIB)
Das aus dem Mittelmeer ausströmende salzige Wasser breitet sich als positive Salzgehaltsanomalie im Nordatlantik in Tiefen um 1000m aus. Es ist eine der wichtigsten hydrographischen Muster des Nordatlantiks. Die Eigenschaften des Mittelmeerausstromwassers hängen nicht nur von den Wassermassentransformation innerhalb des Mittelmeers ab, sondern zu einem wesentlichen Teil auch von den kleinskaligen Prozessen innerhalb der sehr engen Straße von Gibraltar. Außerdem muss der Nettowassertausch durch die Straße von Gibraltar den Nettosüßwasserverlust des Mittelmeers durch Verdunstung, die nur teilweise durch Niederschlag und Festlandsabfluss kompensiert wird, ausgleichen. Durch die große Spannbreite der relevanten Prozesse und der damit verbundenen Raum- und Zeitskalen stellt die Modelliereung des Mittelmeerauströms und seines Einflusses auf den Atlantik eine Herausforderung dar. Hier wird die Untersuchung mit einer globalen Modellversion des MPIOMs durchgeführt, die im Bereich der Straße von Gibraltar lokal eine sehr hohe Auflösung besitzt.
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