Klimamodellierung

Methodenmodul MT1 im WS 2008/2009

Prof. Heiko Paeth

Wissenschaftliche Arbeitsschritte

Hypothese,Fragestellung,

Zielsetzung

Daten-akquisition(Messung,

Modellierung)

Datenanalyse(Qualitäts-kontrolle,Statistik)

Daten-visualisierung

(Graphiken,Karten)

Präsentation(Medien,Poster,

Vortrag, …)

1.

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Schritt 1: Fragestellung

Simulation und Prognose der zeitlichen und räumlichen Entwicklung der bodennahen Temperatur mit dynamischen und statistischen Modellen:

Schritt 2: Datenakquisition

zum Verständnis und zur Prognose der Temperaturdynamik Entwicklung eines Energiebilanzmodelles in der Programmiersprache FORTRAN:

Strahlungshaushalt

Zufallsschwankungen

Rückkopplungen

Strahlungs-gleichgewichts

temperatur(zeitlich / räumlich)

Schritt 3: Datenanalyse

die statistische Auswertung der Modelldaten soll mit der Programmiersprache FORTRAN in der Entwicklungsumgebung des Betriebssystems LINUX erfolgen:

• Karten / Diagramme der jährlichen und saisonalen Mittelwerte• Zeitreihen der regionalen und großräumigen Entwicklung• Hoch- und Tiefpassfilterung• Standardisierung von Zeitreihen• Berechnung von Zeitreihentrends• Signifikanztests• Spektralanalyse• Darstellung von Verteilungsfunktionen• Bestimmung von Extremereignissen

konventionelle Programme: Maus-gesteuert, intuitiv, Windows-kompatibel, verbreitet, unflexibel, teuer, Nutzer-orientiert (z.B. Excel)

professionelle Programme: Skriptsprachen-basiert, lernaufwendig, Linux-kompatibel, hochflexibel, Freeware, Layout-orientiert (z.B. GMT)

Schritt 4: Datenvisualisierung

Schritt 5: Präsentation

Vortrag, Posterpräsentation, Zeitschrift, Internet:

Leistungsnachweis

Gruppenarbeit:

Programmieraufgabe mit FORTRAN selbständig umsetzen und in einer mündlichen Gruppenprüfung in der letzten Sitzung erläutern:

- statistisches Modell zum globalen Temperaturanstieg- statistische Prognose der globalen Temperatur bis 2100 auf Grundlage steigender Treibhausgaskonzentrationen- statistische Implementierung von Zufallsschwankungen

Literatur Statistik:

Fortran/GMT:

Klimamodelle:

• Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Fourth Assessment Report of the IPCC. Cambridge, 2007.• Cubasch, U. und Kasang, D.: Anthropogener Klimawandel. Gotha, Stuttgart, 2000.• von Storch, H., Güss, S. und Heimann, M.: Das Klimasystem und seine Modellierung. Berlin, Heidelberg, 1999.

• Lamprecht, G.: Fortran77. Einführung in die Programmiersprache. Vieweg, Braunschweig, 1987.• Engeln-Müllges, G. und Niederdrenk, K.: Fortran90. Grundkurs Computerpraxis. Rowohlt, Hamburg, 1996.• GMT Homepage: http://gmt.soest.hawaii.edu

• Bahrenberg, G.; Giese, E. und Nipper, J.: Statistische Methoden in der Geographie, Bd. 1+2. Teubner, Stuttgart, 1990/1992.• Schönwiese, C.-D.: Praktische Statistik für Meteorologen und Geowissenschaftler. Bornträger , Stuttgart, 1992.• Clauß, G.; Finze, F.-R. und Partzsch, L.: Statistik für Soziologen, Pädagogen, Psychologen und Mediziner. Harri Deutsch, Frankfurt/Main, 2004.• von Storch, H. and Zwiers, F.W.: Statistical Analysis in Climate Research. Cambridge University Press, 1999.