Geo- und Umweltnaturwissenschaften

Klimavariabilität und Extreme

Statistiken und Mechanismen der Klimavariabilität und ihre Auswirkungen auf Extreme und Projektionen

Die Untersuchung der Ursachen und der Struktur der Klimavariabilität über räumliche und zeitliche Skalen hinweg ist eine Hauptaufgabe der SPACY-Gruppe und der Schwerpunkt des Teams Variabilität und Extreme.

Wir untersuchen:

  • die Zuverlässigkeit von Schätzungen der Klimavariabilität aus Paläoklimaarchiven und Beobachtungen über Zeitskalen von Jahren bis zu mehreren tausend Jahren

  • die Ursachen der Klimavariabilität und ihre Abhängigkeit vom mittleren Klimazustand

  • die Fähigkeit von Klimamodellen, die lokale bis globale Klimavariabilität in der Vergangenheit und Zukunft zuverlässig zu simulieren

  • die Rolle der Klimaschwankungen bei Zukunftsprojektionen, einschließlich der Auswirkungen auf Extremereignisse

 

Die linke Seite der Abbildung zeigt die wichtigsten Komponenten (Hydrosphäre, Atmosphäre, Biosphäre, Litosphäre und Kryosphäre) des Klimasystems der Erde sowie externe Antriebe (vulkanische Aersole, Sonneneinstrahlung, Treibhausgase und orbitale Antriebe). Die rechte Seite hebt einige charakteristische Zeitskalen von systemeigenen Prozessen (orange) und externen Antrieben (blau) hervor. Die Abbildung verwendet hierfür Werte von Publikationen des PALAEOSENS Project Members, 2012; Peixoto & Oort, 1992 und Rohling et al., 2018, sowie Icons von flaticon.com.

Um bei diesen Forschungsfragen voranzukommen, 

  • untersuchen wir die Variabilität von Temperatur, Niederschlag, d180 und Vegetation anhand großer Beobachtungs-, Rekonstruktions- und Simulationsdatensätze

  • entwickeln wir statistische Instrumente und idealisierte Modellierungsansätze zur Untersuchung der Klimavariabilität

  • nutzen wir mathematische Modelle, um den Zusammenhang zwischen Variabilität, Extremen und den von ihnen verursachten Verlusten und Schäden zu quantifizieren

Wir bieten unter anderem Abschlussarbeiten zu den folgenden Themen an:

  • Können Analysen zu Variabilität auf langen Zeitskalen mithilfe Paläoklimaarchiven Aufschluss über zukünftige Klimaprojektionen von Extremen geben?

  • Wie werden sich mögliche zukünftige Veränderungen der Variabilität auf die Häufigkeit und das Ausmaß von Extremen auswirken?

  • Pseudo-Proxy-Experimente zur Untersuchung der Veränderungen in der Verteilung von Temperatur und Niederschlag während der letzten Deglaziation

Themen für Abschlussarbeiten:

  • Variabilität des Hydroklimas

  • Variabilität in Modellsimulationen der Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft und in Modellen unterschiedlicher Komplexität, Rolle der Variabilität bei der Modellierung von Klimaauswirkungen 

  • Räumliche Struktur der Klima- und Vegetationsvariabilität auf tausendjähriger und orbitaler Zeitskala 

  • Variabilität des Monsuns und tropische - außertropische Wechselwirkungen 

  • Auswirkungen des Kohlendioxidabbaus auf die Klimastatistik

Wenn Sie an einer Mitarbeit in unserem Forschungsteam interessiert sind, kontaktieren Sie uns wie hier beschrieben.

Es wäre hilfreich, wenn Sie Erfahrungen / Kenntnisse in den Bereichen Programmierung, Statistik, Datenanalyse und/oder Klimaphysik mitbringen, dies ist jedoch keine zwingende Voraussetzung. Wir freuen uns darauf, Ihre Ideen kennenzulernen!

Veröffentlichungen der SPACY-Gruppe im Zusammenhang mit der Arbeit dieses Teams finden Sie zum Beispiel unter:

  • Rehfeld, K., Münch, T., Ho, S. L., & Laepple, T. (2018). Global patterns of declining temperature variability from the Last Glacial Maximum to the Holocene. Nature, 554(7692), 356–359. https://doi.org/10.1038/nature25454

  • Rehfeld, K., Hébert, R., Lora, J., Lofverstrom, M., & Brierley, C. (2020). Variability of surface climate in simulations of past and future. Earth System Dynamics, 1–30. https://doi.org/10.5194/esd-2019-92

  • Ellerhoff, B., Kirschner, M. J., Ziegler, E., Holloway, M. D., Sime, L., & Rehfeld, K. (2022). Contrasting State‐Dependent Effects of Natural Forcing on Global and Local Climate Variability. Geophysical Research Letters, 49(10). https://doi.org/10.1029/2022GL098335

  • Adam, M., Weitzel, N., & Rehfeld, K. (2021). Identifying Global‐Scale Patterns of Vegetation Change During the Last Deglaciation From Paleoclimate Networks. Paleoceanography and Paleoclimatology, 36(12). https://doi.org/10.1029/2021PA004265

  • Bühler, J. C., Roesch, C., Kirschner, M., Sime, L., Holloway, M. D., & Rehfeld, K. (2021). Comparison of the oxygen isotope signatures in speleothem records and iHadCM3 model simulations for the last millennium. Climate of the Past, 17(3), 985–1004. https://doi.org/10.5194/cp-17-985-2021