Die Arbeitsgruppe untersucht mit ihrer Forschung Veränderungen des Erdsystemwandels, um Klimarisiken zu verstehen und die Unsicherheiten regionaler Vorhersagen und Projektionen über extreme Wetter- und Klimaereignissen zu reduzieren.
Unsere Forschung
Die Motivation unserer Forschungsarbeit ist es, Klimarisiken zu verstehen und die Unsicherheiten regionaler Vorhersagen und Projektionen über extreme Wetter- und Klimaereignissen zu reduzieren. Dafür bedarf es ein verbessertes kausales Verständnis der physikalischen Treiber und Folgen von Extremereignisse. Unsere Forschung beinhaltet verschiedene Teilaspekte:
Ein Ziel ist es, relevante Extremereignisse und Trends zu identifizieren, welche starke Auswirkungen auf Umwelt und Gesellschaft haben und zu verstehen, wie diese auf den Menschen zurückzuführen sind. Beispielsweise untersuchen wir Hitzewellen in Europe, extreme Kälteeinbrüche in den USA oder Niederschlag und Dürren im Mittelmeerraum.
Ein Fokus ist die zugrunde liegenden großskaligen physikalischen Treiber und kausalen Mechanismen von Extremereignissen besser zu verstehen und diese sogenannten Telekonnektionen zu quantifizieren. Insbesondere forschen wir zum stratosphärischen Polarwirbel, den weltweiten Auswirkungen des Rückgangs des Arktischen Meereises, sowie zu der Frage wie tropische und extratropische Telekonnektionen interagieren und so Extremwetterlagen begünstigen.
Ein weiterer zentraler Forschungsschwerpunkt ist, das Wissen über kausale Treiber zu nutzen, um bessere Vorhersagen über Extremereignisse zu machen und bestehende Unsicherheiten zu quantifizieren und zu kommunizieren (zum Beispiel durch storylines). Dabei betrachten wir sub-saisonale und saisonale Zeitskalen, dekadische Vorhersagen, sowie längerfristige Klimavorhersagen.
Wir verwenden eine Vielzahl an Daten und Methoden und kombinieren ‘klassische’ physikalische Methoden mit datenbasierte Algorithmen und statistischen Methoden der kausalen Inferenz.
Laufende Forschungsprojekte
Arktische Verstärkung: Klimarelevante Atmosphären- und Oberflächenprozesse und Rückkopplungsmechanismen
Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft
Laufzeit: 01.01.2020 – 31.12.2023
Der Planet Erde hat sich in den letzten 150 Jahren im Durchschnitt um 0,87 K erwärmt. In der Arktis ist die Erwärmung viel stärker, was in den letzten Jahrzehnten besonders deutlich wurde. Derzeit übersteigt die Erwärmung der Arktis den Anstieg der oberflächennahen Lufttemperatur in den mittleren Breiten um etwa 2 K. Dieses Phänomen wird allgemein als arktische Verstärkung bezeichnet.
- Teilprojekt D06 - Kausale Wirkungspfade der Wechselwirkungen zwischen Arktis und mittleren Breitengraden
Team: JP Dr. Marlene Kretschmer (PI)
EXPECT
Förderung: Europäische Union
Laufzeit: 01.04.2024 -– 31.03.2028
Team: Dr. Julianna Carvalho Oliveira, JP Dr. Marlene Kretschmer
Das Klimasystem verändert sich rasch, und in einigen Regionen haben die Extreme stärker zugenommen als in den Klimamodellsimulationen zu erwarten ist. Zur Unterstützung gezielter Klimaanpassungsstrategien wird EXPECT vertrauenswürdige Bewertungen und Vorhersagen des regionalen Klimawandels, einschließlich der Extreme, durch die Entwicklung eines Prototyps für die integrierte Attribution und Vorhersage des Klimas. Dieses ehrgeizige Ziel steht in engem Zusammenhang mit der World Climate Research Programme (WCRP) Lighthouse Activity zur Erklärung und Vorhersage von Veränderungen des Erdsystemwandels.
Ziele:
- EXPECT wird die Mechanismen identifizieren und quantifizieren, durch die physikalische Prozesse regionale klimatische Veränderungen steuern, einschließlich Extremen, auf einer Zeitskala von einem Jahr bis zu mehreren Dekaden. Zu diesem Zweck werden neu verfügbare Klimasimulationen und Erdbeobachtungen genutzt und maschinelles Lernen mit physikalischen Methoden kombiniert. Die Forschungsarbeiten werden auf grundlegende Wissenslücken im Zusammenhang mit der atmosphärischen Zirkulation und den Wechselwirkungen zwischen Land und Atmosphäre abzielen, die bei den derzeitigen Klimavorhersagen und -projektionen und insbesondere beim Verständnis der Veränderungen bei den europäischen Sommerextremen große Einschränkungen darstellen.
- Zur Untermauerung der Forschungsarbeiten und zum Nutzen der breiteren Forschungsgemeinschaft wird EXPECT Instrumente zur effizienten Analyse einer Vielzahl großer Datensätze entwickeln, die in verschiedenen Standorten in verschiedenen Einrichtungen aufgenommen werden. Dies wird die Nutzung der jüngsten Investitionen in hochauflösende Klimamodelle und Erdbeobachtungsdaten erleichtern.
- EXPECT wird die datenwissenschaftlichen Kapazitäten für die wissenschaftlich solide, effiziente und reproduzierbare Analyse der massiven Datenbestände, einschließlich neuartiger maschineller Lernverfahren, weiter ausbauen und Schulungen für die Klimawissenschaftler und insbesondere für die nächste Forschergeneration anbieten.
- EXPECT wird somit bedeutende wissenschaftliche und technologische Fortschritte für die Gesellschaft und die Klimawissenschaft liefern, die weit über das Projekt hinausreichen und die strategischen Ziele des WCRP unterstützen.Das Klimasystem verändert sich rasant, und einige Regionen haben extreme Zunahmen erlebt, die über das hinausgehen, was von Klimamodellsimulationen erwartet wird.