Überblick - Forschungsgebiete

Um das sich ändernde Klima der Erde zu verstehen und damit unser Leitbild zu erfüllen, geht es in der Forschung des Max-Planck-Instituts für Meteorologie (MPI-M) um zwei wesentliche Fragen:

  • Wie empfindlich reagiert das Erdsystem auf Störungen? und
  • Wo liegen die Grenzen der Vorhersagbarkeit des Erdsystems?

 

Die Empfindlichkeit des Erdsystems beschreibt wie sensitiv es auf externe Störungen reagiert. Diese Störungen können die Variabilität der Sonneneinstrahlung, die Veränderungen der orbitalen Bahnparameter der Erde, vulkanische Eruptionen oder das anthropogen verursachte Ansteigen der Treibhausgase wie CO2 sein. Die Vorhersagbarkeit des Erdsystems ergibt sich aus dem Langzeitgedächtnis im Zusammenhang mit Komponenten des  Erdsystems wie Bodeneigenschaften, Meereis, der Stratosphäre, der terrestrischen und marinen Biosphäre, Physik und Biogeochemie des Ozeans, sowie Landeis. Die Wechselwirkung dieser Subsysteme mit dem Gesamtsystem bestimmt die Quellen und Grenzen der Vorhersagbarkeit.

Am MPI-M haben wir die Möglichkeit diese Fragen zu beantworten, indem wir innovativ umfangreiche Erdsystemmodelle entwickeln und benutzen. Die Entwicklung und Nutzung dieser Modelle ist sehr sichtbar in unserer Arbeit: sie verbindet Fragestellungen in den einzelnen Abteilungen des Instituts, und bestimmt die Beobachtungsstrategien, die wir entwickeln und verfolgen, um die Modellierung zu ergänzen sowie die Art unserer internen abteilungsübergreifenden Projekte. Mehr Information über die Leitfragen und unsere Strategien gibt es unserem Strategieplan Initiates file download2020 Vision (auf Englisch), sowie unten ein kurzer Überblick über die wichtigsten Strukturen, um die herum unsere Wissenschaft im MPI-M organisiert ist.

Wissenschaftliche Abteilungen

Atmosphäre im Erdsystem
Ein Forschungsschwerpunkt liegt im Verständnis der Zirkulation der Atmosphäre und ihrer Bedeutung für die Dynamik des Erdsystems.

Land im Erdsystem
Wie sich die Wechselwirkung zwischen Land, Klima und Mensch in der Vergangenheit entwickelt hat und in der Zukunft entwickeln wird, soll in dieser Abteilung mit Hilfe von Modellen und Beobachtungen vor Ort oder vom Satelliten untersucht werden.

Ozean im Erdsystem
Die Forschungsaktivitäten der Abteilung umfassen fast alle Aspekte der Rolle des Ozeans im Klimasystem. Neben den Mechanismen der Ozean-Klima-Dynamik und Biogeochemie untersucht die Abteilung ebenso glaziale und interglaziale Zyklen sowie das Verhalten der meridionalen Umwälzbewegung des Ozeans in einer zukünftigen Welt mit erhöhten Treibhausgaskonzentrationen.

Übergreifende Aktivitäten

ICON
Zusammen mit dem Deutschen Wetterdienst entwickelt das Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M) das ICON Modellsystem für eine Vielzahl von Anwendungen. Am MPI-M werden im Rahmen dieses Systems das ICON Erdsystemmodell (ICON-ESM) und das wirbelauflösende ICON Atmosphärenmodell (ICON-LEM) gepflegt und weiterentwickelt.

Zu den Projektseiten:
ICON-ESM >>>
ICON-LEM >>>

CMIP6
Das ‚Coupled Model Intercomparison Project Phase 6’ (CMIP6) ist ein internationales Unterfangen, vergangene, gegenwärtige und zukünftige Klimaänderungen besser zu verstehen. In Bezug auf die ‚Grand Science Challenges’ des Weltklimaforschungsprogramms (WCRP) will CMIP6 drei weitergefasste Fragen beantworten:

(i) Wie reagiert das Erdsystem auf Antriebe?

(ii) Was sind die Ursprünge und die Konsequenzen von systematischen Modellabweichungen?

(iii) Wie können wir zukünftige Klimaänderungen bei gegebener Klimavariabilität, Vorhersagbarkeit und Unsicherheit in Szenarios abschätzen?

Link zur Projektseite >>>

Grand Ensemble
Das Max-Planck-Institut Grand Ensemble (MPI-GE) ist derzeit das größte existierende Ensemble von Simulationen mit einem umfassenden Erdsystemmodell.

Das Grand Ensemble besteht aus fünf Szenarien mit jeweils 100 Realisierungen. Dabei sind die Randbedingungen wie die CO2-Konzentration jeweils in allen 100 Realisierungen gleich, während die Anfangsbedingungen jeder Realisierung unterschiedlich gewählt wurden. Dies ermöglicht es die interne Variabilität des Klimasystems sowie die Einflüsse der Randbedingungen getrennt zu quantifizieren.

Link zur Projektseite >>>

Selbstständige Forschungsgruppen

Zur Zeit arbeiten drei selbstständige Forschungsgruppen am Institut,  jeder wissenschaftlichen Abteilung ist eine zugeordnet. Zwei dieser Nachwuchsgruppen werden von der Max-Planck-Gesellschaft gefördert und eine von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Emmy-Noether-Programm.