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Advanced Prediction in Polar regions and beyond: Modelling, observing system design and LInkages associated with ArctiC ClimATE change

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Wissenschaft in der Arktis bedeutend für präzisere Wettervorhersagen in Europa

Das EU-finanzierte Projekt APPLICATE hat neue Einsichten zur Stärke der Verbindung zwischen der Arktis und dem Wetter und Klima in den mittleren Breiten gewonnen. Die Arbeit trägt zu präziseren Wettervorhersagen, auch von extremen Wetterereignissen, bei.

Klimawandel und Umwelt

Von tödlichen Fluten in Belgien und Deutschland zu verheerenden Bränden in Griechenland und Kalifornien prägten Schlagzeilen zu extremem Wetter in großen Gebieten der Nordhalbkugel den Sommer. Wie können wir solche Phänomene besser prognostizieren und uns auf sie vorbereiten? Indem wir auf die Arktis schauen, sagen Forschende. „Ein Fokus auf die Arktis ist wichtig, weil die dort durch den Klimawandel ausgelösten Veränderungen – schwindendes Meereis, steigende Wasser- und Lufttemperaturen – das Potenzial haben, das Wetter und Klima in den mittleren Breiten zu beeinflussen“, erklärt Thomas Jung, Klimawissenschaftler am Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung des Alfred-Wegener-Instituts. Jung koordinierte das Projekt APPLICATE (Advanced Prediction in Polar regions and beyond: Modelling, observing system design and LInkages associated with ArctiC ClimATE change), in dem Partner aus ganz Europa zusammenkamen, um unser Verständnis dieser Verbindungen zu erweitern und Möglichkeiten für eine effektive Verbesserung der Prognosen für die Polarregion und darüber hinaus zu liefern.

Lücken schließen

Das Team entwickelte mehrere wichtige Ansätze für präzisere Vorhersagen, auch von extremen Ereignissen. Die fortschrittliche Klimamodellierung spielte dabei eine wichtige Rolle. Dafür mussten zunächst vorhandene Beobachtungssysteme für verschiedene Modellierungsanwendungen gesammelt und deren Leistungsfähigkeit eingestuft werden. Dann wurden auf der Grundlage detaillierter Vergleiche der Beobachtungen verbesserte Modelle entworfen. Außerdem führte APPLICATE eine Lückenanalyse durch, um Schwächen der vorhandenen Beobachtungssysteme zu finden und einzuschätzen, wie sehr Prognosen durch das Schließen dieser Lücken verbessert werden könnten. „Eine der wichtigsten Erkenntnisse aus diesen Experimenten ist, dass viel gewonnen werden kann, indem die vorhandenen Beobachtungen besser genutzt werden“, sagt Jung. Im Zentrum der Modellverbesserungen stand auch die untere Atmosphäre, zu der auch die Schnittstelle zwischen Luft, Eis und Meer gehört, die bekanntermaßen eine wichtige Rolle bei Wetter- und Klimaprognosen spielt. Die Weiterentwicklung der Repräsentation der atmosphärischen Grenzschicht, auch der Wolken, des Meereises und des Schnees beispielsweise, trug zur Verbesserung der Prognose von Wetterparametern nahe der Oberfläche bei, zum Beispiel der Temperatur und der Niederschläge. Satellitendaten stellten eine wichtige Informationsquelle für diese Fortschritte dar. Vorhandene und neue Erdbeobachtungen von Parametern wie der Dicke des Meereises und des Eisdrifts trugen direkt zu Modellbewertung und Entwicklungsbemühungen bei.

Frühwarnung

Das Projektteam hat eine Reihe an Fallstudien durchgeführt, um herauszufinden, wie diese Prognosen auf reale Probleme angewendet werden könnten. Sie untersuchten zum Beispiel die Risiken und Folgen schwerer Regenfälle in Spitzbergen im Herbst und Winter. Für das Archipel zwischen dem Festland Norwegens und dem Nordpol könnten solche Wetterereignisse eine große Herausforderung in einer sich schnell erwärmenden Welt darstellen. „Extreme Niederschläge können zu Erdrutschen und Lawinen führen, auf die häufig Gefrierbedingungen folgen. Das führt zur Bildung von Grundeis, wodurch Straßen und Flughäfen geschlossen werden müssen, was die Mobilität der Bevölkerung beeinträchtigt und die Tourismuseinnahmen senkt“, fügt Jung hinzu. Durch solche Ereignisse können auch wilde Rentiere verhungern, weil der Zugang zu Nahrungsmittelressourcen versperrt ist. Die Untersuchung von Ereignissen mit schweren Regenfällen in den letzten Wintern ermöglichte es dem Projektteam, die zugrunde liegenden Witterungsmuster zu erkennen und die Wahrscheinlichkeit solcher Ereignisse für 2-wöchige bis 2-monatige Zeitperioden vorherzusagen. Das Team konnte dadurch direkt zum Aufbau von Frühwarnsystemen und eine besseren Bereitschaft der Bevölkerung beitragen. Damit die Ergebnisse von APPLICATE auch zukünftiger Forschung zur Verfügung stehen, werden wichtige Ressourcen weiterhin in öffentlichen Archiven zugänglich sein, darunter im APPLICATE Data Portal, auf Zenodo und über Google Scholar.

Schlüsselbegriffe

APPLICATE, Klimawandel, Arktis, Wetter, Vorhersage, Prognosen, Klimamodellierung, Beobachtung, Bereitschaft

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