Ein Diagnostisches Globales Klimamodell

ISBN-13: 9783531031484 / Niemiecki / Miękka / 1982 / 112 str.

Ulrich Callies

Opis

In dieser Arbeit wird ein globales, zonal gemitteltes Klimamodell behandelt. Das Modell ist stationar in dem Sinne, daB Amplitude und Struktur des Jahresganges konstant sind. Ihre klimatische Zeitabhangig keit wird nur im Zusammenhang mit Stabilitatsuntersuchungen berticksich tigt. Grundlage des Modells sind die beiden horizontalen Bewegungsglei chungen und die thermische Energiegleichung. FUr die Modellfelder wird ein Ansatz gemacht, der formal einer einfachen spektralen Entwicklung entspricht, zusatzlich aber unser Wissen Uber das heutige Klima in bes moglicher Weise berUcksichtigt. Damit lassen sich Klimaschwankungen durch 6 skalare Variablen beschreiben. 3 von ihnen ("Responsevariab len") reprasentieren den zonalen Wind u, die meridionale Massenstrom funktion 'I' und die potentielle Temperatur 9. Die 3 restlichen ("An triebsvariablen") reprasentieren die durch zonal-zeitliche Mittelung der Modellgleichungen entstandenen mittleren turbulenten FluBkonvergen zen sowie die Niederschlagsheizung. Das Modell enthalt keine Schlies sungshypothesen zwischen Response- und Antriebsvariablen; lediglich die Netto-Strahlungsheizung wird durch einen Newton'schen Abktihlungs-Ansatz an das Temperaturfeld gekoppelt. Ferner wird die Parametrisierung der Reibung durch einen Rayleigh - Ansatz ausfUhrlich in ihren Auswirkungen diskutiert. Das Modell macht Aussagen tiber die Reaktion der Responsevariablen auf infinitesimale Variationen der Antriebsvariablen unter Vorgabe ei ner bestimmten Struktur der Klimaschwankung. Im Mittelpunkt steht dabei ein Ansatz, der den FeldgroBen nur Schwankungen in der Intensitat er laubt. Daten scheinen diese Forderung zu stUtzen. Die Modellgleichungen ermoglichen dann im Phasenraum die Bestimmung der Tangentialflache an die Klimaflache im heutigen Klimapunkt. Zunachst ergibt sich, daB aIle turbulenten FIUsse die Auslenkung der Atmosphare aus dem Strahlungsgleichgewicht vergroBern.

Spis treści

1 Einleitung.- 2 Die atmosphärischen Erhaltungsgleichuncren.- 2.1 Zur Notation.- 2.2 Die Gleichungen.- 3 Parametrisierungen.- 3.1 Die Energiegleichung.- 3. 2 Die Bewegungsgleichung.- 4 Definition des Modellklimas und Darstellung einer Klimaschwankung.- 5 Zwei weitere Rechtfertigungen für die Entwicklung der Modellfelder.- 5.1 Entwicklung nach einem kleinen Parameter.- 5.2 Spektrale Entwicklung der Felder.- 6 Die Gewinnung der Modellgleichungen.- 7 Algebraisierung des Gleichungssystems.- 8 Herleitung der Modellgleichungen aus einem Variationsprinzip.- 9 Veranschaulichung durch Vergleich mit dem APE-Formalismus.- 10 Klima-Hyperfläche und Response.- 11 Vergleich mit Hantel (1978) sowie eine Wahl der Felder u?, ??, ??.- 12 Berechnung der Modellkoeffizienten aus Beobachtungsdaten.- 13 Die Responsen bei unparametrisierter Reibung.- 14 Die Stabilität des Modells.- 15 Die Responsen in Abhängigkeit von der Reibungsparametrisierung.- 16 Stabilität und Response für ein weiteres Beispiel von ??.- 17 Abschließende Kritik.- Anhang A.- Anhang B.- Anhang C.- Anhang D.- Anhang E.- Anhang F.- Danksagung.