Klimaprojektionen

Das BSH betreibt zur Erstellung von Klimaprojektionen im Rahmen des DAS-Basisdienstes zwei regionale Ozeanmodelle auf Basis der numerischen Modellcodes HBM und NEMO. Im Unterschied zum Zirkulationsmodell, das für die tägliche Vorhersage betrieben wird, werden mit diesen Klimamodellen Berechnungen für mehrere Jahre bis Jahrzehnte gerechnet. Diese Klimaprojektionen reichen zum Beispiel bis in das Jahr 2100. Da das Betreiben der Modelle über so lange Zeiträume sehr rechenintensiv ist, werden die Ozeanmodelle zum Teil mit geringerer Auflösung betrieben.

Die Rechnung des zukünftigen Klimas in der Nord- und Ostsee ist wichtig, um die Veränderung der thermischen als auch der dynamischen Struktur der Gewässer festzustellen. Auch die regionale Auswirkung des globalen Meeresspiegelanstiegs auf die Küste kann abgeschätzt werden, um Maßnahmen zum Schutz dieser zu unternehmen.

Produkte

Die aus den Klimamodellen erzeugten Produkte finden Sie im Web-Viewer DAS-Klimadaten Küste unter https://das.bsh.de unter dem Menüpunkt "Klima" oder unter www.das-basisdienst.de.

Setup des HIROMB-BOOS Modellcodes (HBM)

Den Kern des Modellsystems bildet ein dreidimensionales Zirkulationsmodell. Dieses rechnet auf mehreren interaktiv gekoppelten Gitternetzen und wird dem BSH in dieser Konfiguration vom Dänischen Meteorologischen Institut (DMI) zur Verfügung gestellt. In der Deutschen Bucht beträgt der horizontale Gitterabstand etwa 1,9 km, in den dänischen Straßen und der westlichen Ostsee etwa 0,9 km und im übrigen Teil der Nord- und Ostsee etwa 5,6 km. Die Wassersäule ist in eine Vielzahl von Schichten unterschiedlicher Dicke unterteilt (50 Schichten in Nord- und Ostsee, 24 Schichten in der Deutschen Bucht und 52 in den dänischen Straßen und der westlichen Ostsee).

Das Modellsystem simuliert unter anderem Wasserstände, Strömungen, Wassertemperatur, Salzgehalt und Meereis für das gesamte Modellgebiet und wird verwendet, um anhand von Klimaprojektionen bis zum Jahr 2100 mögliche Szenarien zu berechnen. Zusammen mit dem DMI wird so ein Ensemble von Klimaprojektionen entstehen, das mit Hilfe statistischer Analysen Aussagen über mögliche Klimaveränderungen an den deutschen Küsten machen kann.

Modellgebiete mit Tiefenangaben des Nord- und Ostseemodells Modellgebiete mit Tiefenangaben des Nord- und Ostseemodells. Oben das gesamte Gebiet, unten die Gebiete mit feinerer Auflösung – beide sind voll dynamisch gekoppelt.

Setup des Modellcodes NEMO

Das Gebiet des regionalen Ozeanmodells Nucleus for European Modelling of the Ocean (NEMO) umfasst neben der Ost- und Nordsee auch Teile des Nord-Ost-Atlantiks bis nach Island am nord-westlichsten Eckpunkt und der iberischen Halbinsel im Süden. Um dieses Gebiet abzudecken wird eine horizontale Auflösung von 2 Seemeilen (etwa 3,6 km) Gitterweite verwendet. Um den Tiefenunterschied von etwa 5000 m im Atlantik und die flacheren Gewässer von wenigen Dekametern in der Ostsee abzudecken werden vertikal 51 Schichten benutzt. Die Schichtdicke variiert je nach Höhe der Wassersäule und folgt am Boden dem Terrain. Das sind sogenannte Sigma-Flächen.

Modellgebiet mit Tiefenangaben Modellgebiet mit Tiefenangaben, wie es in der regionalen Konfiguration des Ozeanmodells NEMO verwendet wird

Anhand von sog. primitiven Grundgleichungen werden u.a. Strömungen, Wasserstand, Temperatur und der Salzgehalt als wichtige Meereseigenschaften simuliert. Neben dem dynamischen Kern verfügt das Modell über ein integriertes Eismodell, welches vor allem für die nördliche Ostsee (Bottnisches Meer) im Winter von Bedeutung ist. Das Trockenfallen und Überfluten der Wattflächen kann mit dem NEMO-Modell im Moment nicht simuliert werden. Diese Eigenschaft wird jedoch angestrebt.

Als ungekoppeltes Modell ist NEMO auf den Antrieb durch ein Atmosphärenmodell angewiesen, von dem es Informationen über die Temperatur, Strahlung, Luftdruck und Windschub bekommt.