Analyse der Zirkulation mit PUMA und anderen Modellen

Mit den hier gezeigten Experimenten wird ein Beispiel zur Anwendung von PUMA gegeben. Die simulierte Zirkulation auf dem Aquaplaneten (PUMA) wird durch den Temperaturgradienten zwischen Pol und Äquator kontrolliert. Die Characteristik der Zirkulation wird mit den Reanalysen ERA5 verglichen.

Die Experimente

Es werden drei Experimente mit dem PUMA Modell durchgeführt. Die Experimente werden in folgendem Rahmen durchgeführt: Die Experimentserie wird durch Variation des merdidionalen Temperaturgradienten erzeugt:

Die Vergleichsdaten

Für den Vergleich der simulierten Zirkulation mit der Realität werden die ERA5 Daten herangezogen. Benötigt werden T, U und V auf den vergleichbaren Druckniveaus (1000, 850, 500, 200, 100, 50 hPa). Da die Daten mit einer sehr hohen Auflösung vorliegen, muss der Gesamtzeitraum von ca. 20 Jahren (2000-2018 liegen vor) in Stücken ausgewertet werden. Damit die abschließende zeitliche Mittelung korrekt ist, müssen die einzelnen Segmente gleichlang sein.

Beschreibung der Analyse

Die Ausgangsdaten der Analyse sind die simulierten Felder der Temperatur (T) und Windgeschwindigkeit (U,V). Diese Felder werden in das zonale Mittel ZM (Grundzustand) und die Abweichung davon ED (Eddies) aufgespalten. Danach werden folgende Kombinationen mit beiden Komponenten erstellt: Im letzten Schritt werden die noch zeitabhängigen Felder zeitlich gemittelt. Das ergibt für die Eddies noch 3-D Daten, bei dem Grundzustand sind es schon Vertikalschnitte. Die zeitlich gemittelten Eddies werden als letzten Schritt noch zonal gemittelt, um ebenfalls Vertikalschnitte zu bekommen.

Welche Abbildungen werden erzeugt?

Die Berechung der Reynoldschen Zerlegung liefert 4 Terme der Größen U, V und T. Damit können die drei diagnostischen Grö&szlilg;en kinetische Energie, meridionale Transport von Temperatur und Impuls berechnet werden. Ein Teil der resultierenden Felder kann bzgl. der Zeit und zonal gemittelt werden. Von den zeitabhängigen Felder kann eine Varianz berechnet werden. Insgesamt ergebeben sich folgende Abbildungsvarianten: Da bei der Analyse Produkte berechnet werden, verschwinden die zeitlichen Mittel nur, wenn die kombinierten Größen nicht korreliert sind.

Was ändert sich, wenn in PUMA ein Gebirge zugeschaltet wird?

Für diese Analyse werden aus den ERA5 Daten die stationären und transienten Eddies getrennt berechnet. Im Vergleich dazu sind weitere PUMA Experimente erforderlich:

Auswertung mit anderen Modellen

Auswertung von ECHAM5 AMIP Simulationen


Ansprechpartner : Dr. I. Kirchner [e-mail] IfM Zi. 184
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