Vulkaneruptionen und El Niño: Studien mit einem gekoppelten

Atmosphären-OzeanmodellC. Timmreck, M. Thomas, M. Giorgetta, M. Esch, H.-F. Graf1, H. Haak,

J. Jungclaus, W. Müller, E. Roeckner, H. Schmidt and G. Stenchikov2

Max Planck Institut für Meteorologie, Hamburg1Centre Atmospheric Sciences University, Cambridge

2Rutgers-The State University of NJ, New Brunswick

Dach Tagung 2007

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

Gekoppelte El Niño Vulkan Läufe

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

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)

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 LäufeNiño 3.4 Case I Niño 3.4 Case IIINiño 3.4 Case II

Net flux anomalies [W/m2]

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

TOA SURFACE

Stratosphärischer Temperaturresponse [K]

ERA 40 Reanalysen Case I Juni

30 hPa

100 hPa

50 hPa

Temperaturresponse in 50 hPa

Case I Juni

Case II Juni

Case III Juni

Case II Januar

Case I Januar

Case III Januar

GPH Anomaly 50 hPa DJF „91/92“

Era 40 Reanalysis

Case I JuneCase I January

Case II January

Case II June

2m temperature anomaly [k] DJF „91/92“

Era 40 Reanalysis

Case I January Case I June

Case II JuneCase II January

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

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 !

Temperaturanomalien an der Oberfläche [K]

Global gemittelte Oberflächentemperaturanomalien sind mit 0.3 K niedriger als die MSU Temperaturanomalien nach der Pinatuboeruption (0.4-0.5 K).

Oberflächenemperaturanomalien [K] Sommereruption

Meer Land

Global Global

Oberflächenemperaturanomalien [K] WintereruptionGlobal Global

MeerLand

Nino 3.4 SST Anomalien

Initialization of volcanic forcing in January

Initialization of volcanic forcing in June

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.

Zusammenfassung

Vielen Dankfür Ihre Aufmerksamkeit!

Wir hatten einige Fragen bevor wir angefangen

haben

Nun haben wir noch mehr.

Net flux anomalies [W/m2]

Case I Nino 3.4 STD

Net Surface flux anomalies [W/m2]

Case II Nino 3.4 STD

Case III Nino 3.4 STD

Nino 3.4 SST Anomalies

All

Ocean

Land

Ocean

All

Land

Land

Ocean

All

Ocean

All

Land

Surface Temperature Anomalies [K]

Southern HemisphereTropics 30N 30S

Global Northern Hemisphere