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Vulkaneruptionen und El Niño: Studien mit einem gekoppelten Atmosphären-Ozeanmodell C. Timmreck, M. Thomas, M. Giorgetta, M. Esch, H.-F. Graf 1, H. Haak,

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1 Vulkaneruptionen und El Niño: Studien mit einem gekoppelten Atmosphären-Ozeanmodell C. Timmreck, M. Thomas, M. Giorgetta, M. Esch, H.-F. Graf 1, H. Haak, J. Jungclaus, W. Müller, E. Roeckner, H. Schmidt and G. Stenchikov 2 Max Planck Institut für Meteorologie, Hamburg 1 Centre Atmospheric Sciences University, Cambridge 2 Rutgers-The State University of NJ, New Brunswick Dach Tagung 2007

2 o Sehr grosse Vulkaneruptionen haben einen signifikanten Einfluß auf Klima, chemische Zusammensetzung und atmosphärische und ozeanische Zirkulation. In den Wintern nach den grössten Eruptionen der letzten Jahrzehnte (Agung, 1963; El Chichón, 1982; und Mt. Pinatubo,1991) fanden El Niños statt. Rekonstruktionen aus Paleodaten (Adams et al, 2003) zeigen, dass sehr große Vulkaneruptionen die Wahrscheinlichkeit eines El Nino Ereignisses erhöhen. Gekoppelte Atmosphären-Ozeanmodelle sind ein wichtiges Werkzeug, um unser Verständniss des kombinierten Effektes von El Nino und Vulkaneruptionen auf die Atmosphären und Ozeanzirkulation zu verstehen. Gekoppelte El Niño Vulkan Läufe

3 We have carried out a series of volcanic simulations with the AOGCM, ECHAM5/MPIOM. The volcanic radiative forcing is calculated online in the model using a realistic spatial-temporal distribution of aerosol optical parameters derived from satellite observations for the Pinatubo episode. Optical depth in the visible

4 Niño 3.4 SST anomalies in ECHAM5/MPIOM The frequency analysis of the El Niño events show good agreement with observations. However, the amplitude of 1.7 K is higher than in the IPCC runs (1.5 K) and in the AMIP cases (1.K)

5 Three different cases are selected from a 100 year control run. 5 ensembles for Jan and June, perturbed / unperturbed. Each ensemble run has been performed for two years. Gekoppelte El Niño Vulkan Läufe Niño 3.4 Case INiño 3.4 Case IIINiño 3.4 Case II

6 Net flux anomalies [W/m 2 ] While 1 year after the eruption the radiative forcing at the TOA decreases significantly it remains at the surface in the tropics around -4 W/m2 throughout the 2nd year TOASURFACE

7 Stratosphärischer Temperaturresponse [K] ERA 40 Reanalysen Case I Juni 30 hPa 100 hPa 50 hPa

8 Temperaturresponse in 50 hPa Case I Juni Case II Juni Case III Juni Case II Januar Case I Januar Case III Januar

9 GPH Anomaly 50 hPa DJF 91/92 Era 40 Reanalysis Case I JuneCase I January Case II JanuaryCase II June

10 2m temperature anomaly [k] DJF 91/92 Era 40 Reanalysis Case I JanuaryCase I June Case II JuneCase II January

11 Case II Juni 2m temp. Anomalien [K] DJF 91/92

12 Atmosphärischer Response Der stratosphärische tropische Temperaturresponse ist ähnlich in allen Fällen und in Übereinstimmung mit Beobachtungen. Der dynamische Response in den hohen Breiten der Nordhemisphäre ist sehr variabel. Nur in einigen Fällen wird das beobachtete Muster wiedergespiegelt. Weitere Analysen (EP Flüsse, Refraktionsindices) sind notwendig Achtung: Modellobergrenze bei 10 hPa !

13 Temperaturanomalien an der Oberfläche [K] Global gemittelte Oberflächentemperaturanomalien sind mit 0.3 K niedriger als die MSU Temperaturanomalien nach der Pinatuboeruption ( K).

14 Oberflächenemperaturanomalien [K] Sommereruption Meer Land Global

15 Oberflächenemperaturanomalien [K] Wintereruption Global MeerLand

16 Nino 3.4 SST Anomalien Initialization of volcanic forcing in January Initialization of volcanic forcing in June

17 Gekoppelte El Niño Vulkan Läufe Unsere Modellergebnisse können die Hypothese, daß Vulkane die Wahrscheinlichkeit für ein El Niño Ereigniss erhöhen, nicht bestätigen. (Grössenordnung einer Pinatubo Eruption ) Modellergebnisse mit dem Ocean Thermostat modell (Emile- Geay, Spring AGU 2007) zeigen, dass Vulkane grösser Pinatubo die El Niño Wahrschienlichkeit erhöhen -> Simulation für eine sehr große Vulkaneruption z.B. 100 X Pinatubo Der dynamische Response im Ozean ist stark variabel und variiert zwischen den einzelnen Fällen, aber auch sehr stark zwischen den einzelnen Ensemblemitgliedern. Weitere Analysen sind notwendig, um zu verstehen, was sich hinter den physikalischen Mechanismen verbirgt und warum sich die einzelnen Ensemblemitglieder unterschiedlich verhalten. Fortführung der Läufe, da das Oberflächentemperatursignal nach 2 Jahren noch nicht wieder im Gleichgewicht ist.

18 Zusammenfassung Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Wir hatten einige Fragen bevor wir angefangen haben Nun haben wir noch mehr.

19

20 Net flux anomalies [W/m 2 ]

21 Case I Nino 3.4 STD

22 Net Surface flux anomalies [W/m 2 ]

23 Case II Nino 3.4 STD

24 Case III Nino 3.4 STD

25 Nino 3.4 SST Anomalies

26 All Ocean Land Ocean All Land Ocean All Ocean All Land Surface Temperature Anomalies [K] Southern HemisphereTropics 30N 30S GlobalNorthern Hemisphere


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