ISBN: 3540658300
TITLE: Das Klimasystem und seine Modellierung
AUTHOR: Storch, Hans von; Gss, Stefan; Heimann, Martin
TOC:

1 Einfhrung 1
1.1 bersicht 1
1.2 Modernes naturwissenschaftliches Klimaverstndnis 4
1.3 Modelle in der Klimaforschung 5
2 Klimarelevante Prozesse 9
2.1 Energie und Strahlung 10
2.1.1 Strahlung 10
2.1.2 Wrmetransporte 15
2.1.3 Transport von Energie im Wasserkreislauf 15
2.2 Dynamik der Atmosphre 16
2.2.1 Erzeugung von Bewegung 16
2.2.2 Vertikalstruktur der Atmosphre 17
2.2.3 Allgemeine Zirkulation 21
2.2.4 Regionale Strukturen 28
2.2 5 Turbulenz 29
2.2.6 Aerosolpartikel 31
2.2.7 Wolken und Niederschlag 33
2.3 Zirkulation des Ozeans 34
2.3.1 Meeresoberflchenstrmungen 35
2.3.2 Tiefenzirkulation 37
2.3.3 Wellen und Wirbel 40
2.4 Spurenstoffkreislufe 41
2.4.1 Wasserdampf 42
2.4.2 Kohlendioxid 43
2.4.3 Methan 46
2.4.4 Stickstoffverbindungen 47
2.5 Kryosphre 47
3 Natrliche Klimavariabilitt 51
3.1 Jahres- und Tagesgang 52
3.2 Wetter 56
3.3 Interannuale Klimaschwankungen 61
3.3.1 ENSO-Phnomen 61
3.3.2 Nordatlantische Oszillation 64
3.3.3 Temperaturentwicklung seit 1900 65
3.3.4 Die Frage der Sonnenflecken 66
3.4 Homogenittsproblematik 68
3.5 Historische Klimavariationen 69
3.6 Paloklimatologie 71
3.6.1 Vereisungen 71
3.6.2 Klimarenkonstruktion der Kalt- und Warmzeiten 72
3.6.3 Milankovic-Theorie 76
4 Konzeptionelle Modelle 79
4.1 Klimazonen 79
4.2 Ein exemplarisches Energiebilanzmodell 81
4.2.1 Vereinfachte Bilanzgleichung fr Energie 81
4.2.2 Diskretiesierung 82
4.2.3 Schlieung der Gleichung 82
4.2.4 Berechnungen: Integration 84
4.3 Physikalisch orientierte Modelle 85
4.4 Nichtlinearitt und Chaos 88
4.5 Fluktuationen als stochastische Vorgnge 90
4.6 Wechselwirkungen verschiedener Prozesse 93
4.6.1 Gedmpftes System mit Strungen 93
4.6.2 Wirkung von positiven Rckkopplungen 96
5 Grundlagen von Strmungsmodellen 99
5.1 Grundgleichungen der Strmungs- und Thermodynamik 99
5.1.1 Zustandsvariablen 99
5.1 2.Gesetz der Massenerhaltung 100
5.1.3 Prinzip der Energieerhaltung 101
5.1.4 Impulserhaltung 102
5.1.5 Massenbilanzen fr Beimengungen 102
5.1.6 Zustandsgleichungen 103
5.1.7 Zusammenfassung 104
5.2 Diskretisierung 105
5.2.1 Rumliche Diskretisierung 105
5.2.2 Zeitliche Diskretisierung 107
5.3 Parametrisierung und subskalige Prozesse 108
5.3.1 Schlieungsproblem 108
5.3.2 Beispiel 1: Turbulenz 109
5.3.3 Beispiel 2: Konvektion und Wolkenbildung 110
5.3.4 Kritische bersicht 111
5.4 Numerische Integration 114
6 Realittsnahe Modelle des Klimasystems 117
6.1 Wettervorhersagemodelle 117
6.2 Modelle zur Klimasimulation 124
6.2.1 Methodik von Simulationen 124
6.2.2 Wechselwirkung von Atmosphre und Ozean 125
6.2.3 Klimadrift und Flusskorrektur 127
6.2.4 Technische Details 128
6.2.5 Modellierung von Stoffkreislufen und Biosphre 129
6.3 Simulationen von Klimazustnden 133
6.3.1 Kontrollsimulationen des derzeitigen Klimas 134
6.3.2 Rekonstruktion von Paloklimaten 141
6.3.3 Klimate anderer Planeten 145
6.3.4 Regionale und lokale Strukturen 145
6.4 Numerische Experimente mit Modellen 149
6.4.1 Zielsetzung 149
6.4.2 Wirksamkeit von Prozessen 149
6.4.3 Einschwingzeit der Atmosphre 151
6.4.4 Sensitivitt gegenber Randbedingungen 152
6.5 Anwendung zur Klimavorhersage 155
6.5.1 Prognosen des ENSO-Phnomens 155
6.5.2 Groskalige lbrnde in Kuwait 156
6.6 Beurteilung der Klimamodelle 157
7 Anthropogene Klimanderung 163
7.1  bersicht 163
7.2 Emissions- und Konzentrations-Szenarien 164
7.2.1 Szenarien zuknftiger Emissionen 164
7.2.2 Erwartete Konzentrationen der Treibhausgase 166
7.3 Klimaszenarien realittsnaher Modelle 167
7.3.1 Transiente Szenarienrechnungen 167
7.3.2 Ergebnisse eines exemplarischen Klima-Szenarios 168
7.3.3 Problem Kaltstart 173
7.3.4 2 x CO_2 Simulationen 175
7.3.5 Informationswert von Szenarienrechnungen 176
7.3.6 Kritische Bewertung der Szenarien 178
7.4 Nachweis anthropogener Klimabeeinflussung 180
7.4.1 Zielsetzung 180
7.4.2 Natrliche Variabilitt 182
7.4.3 Gewichtungsmuster und Nachweisvariable 184
7.4.4 Nachweis 186
7.4.5 Beurteilung 187
7.5 Lokale und regionale Szenarien 188
7.5.1 Hochaufgelste Zeitscheibenexperimente 188
7.5.2 Regionalmodelle 191
7.5.3 Empirische Modelle 197
7.5.4 Implikationen 200
8 Klima und Gesellschaft 203
8.1 bersicht 203
8.2 Historischer berblick: gesellschaftliche Vorstellungen zum Einflu von 
Klima 204
8.3 Klimafolgenforschung 207
8.3.1 Grundproblematik 207
END
