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
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