TRR 181 - Energy transfers in Atmosphere and Ocean

TRR-181 untersucht die Atmosphäre und den Ozean, eine komplexe Aufgabe, die eine gemeinsame Anstrengung verschiedener wissenschaftlicher Bereiche erfordert.

Energie "verschwindet" nicht

Die Energie eines geschlossenen Systems ist konstant. Sie geht nicht verloren, sondern wird in andere Formen umgewandelt, beispielsweise wenn kinetische Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird, oder umgekehrt, dass Wärme zu einer Bewegung führt.

Dieses naturwissenschaftliche Grundprinzip ist jedoch häufig immer noch ein Problem für die Klimaforschung. Zum Beispiel bei der Berechnung von Meeresströmungen, bei denen kleine Wirbel sowie von ihnen induzierte Mischprozesse berücksichtigt werden müssen, ohne vollständig zu verstehen, woher die Energie für ihre Erzeugung stammt. Dies ist in der Atmosphäre ähnlich, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass sich Luft anstelle von Wasser bewegt. Auch hier können lokale Turbulenzen größere Bewegungen antreiben oder umgekehrt können Wellen in größerem Maßstab in kleine Strukturen zerfallen. All diese Prozesse sind wichtig für das Erdklima und bestimmen, wie die Temperaturen in Zukunft steigen werden.

Wie genau der Energietransfer zwischen Wellen, Wirbeln und lokalen Turbulenzen im Ozean und in der Atmosphäre funktioniert, bleibt oft unklar. Das interdisziplinäre Projekt „Energieübertragung in Ozean und Atmosphäre“ will dies ändern: Ozeanographen, Meteorologen und Mathematiker aus Hamburg, Bremen und Rostock arbeiten eng zusammen, um dieses Ziel zu erreichen. Ziel ist es, energetisch konsistente mathematische Modelle zu entwickeln und damit Klimaanalysen und Prognosegenauigkeiten zu verbessern. Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert.

Publikationen:

[1] Lucarini, V. (2019). Stochastic Resonance for Non-Equilibrium Systems. arXiv preprint arXiv:1910.05048.

[2] Bódai, T., Drótos, G., Herein, M., Lunkeit, F., & Lucarini, V. (2019). The forced response of the El Niño–Southern Oscillation-Indian monsoon teleconnection in ensembles of Earth System Models. Journal of Climate, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-19-0341.1.

[3] Lucarini, V., & Gritsun, A. (2019). A New Mathematical Framework for Atmospheric Blocking Events, Climate Dynamics, 1-24, https://doi.org/10.1007/s00382-019-05018-2.