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Modelle

In der Abteilung wird eine Hierarchie von Modellen benutzt, die die globale Zirkulation, mesoskalige Dynamik, mikroskalige Strömung und niedrigdimensionale Prozesse umspannen. Die in der Abteilung entwickelten und von ihr unterhaltenen Modelle sind hier beschrieben:

UA-ICON

Das globale Zirkulationsmodell UA-ICON (Upper Atmosphere ICOsahedral Non-hydrostatic) ist eine Erweiterung von ICON in die obere Mesosphäre und untere Thermosphäre (MLT). Das Modell wurde gemeinsam vom Deutschen Wetterdienst (DWD) und dem Max- Planck-Institut für Meterorologie (MPI-M) entwickelt. Das Modell erstreckt sich von der Oberfläche bis zu 150 km und nutzt einen nichthydrostatischen Kern sowie eine Gitter-Nest-Option. Diese Eigenschaften empfehlen das UA-ICON für Untersuchungen der Dynamik und vertikalen Kopplung der Atmosphärenschichten bis zur MLT. Deshalb wurde es am IAP installiert und im Hinblick auf die MLT validiert, angewandt und weiterentwickelt. Gegenstand der Untersuchungen sind planetare und Schwere-Wellen, Gezeiten- und Sonnen-Aktivität sowie Spurenstoff-Dynamik-Wechselwirkung, die auch im Brennpunkt des Beobachtungsprogramms des Instituts sind. Wir wollen UA-ICON für die Untersuchungen der langfristigen globalen Zirkulation nutzen, für hochaufgelöste regionale Ereignisse und idealisierte Prozesse. (Kontakt: Claudia Stolle)

KMCM

Das KMCM (Kühlungsborn Mechanistic general Circulation Model) ist ein hydrostatisches globales Zirkulationsmodell, das für die speziellen wissenschaftlichen Aufgaben des IAP entworfen und entwickelt wurden: Die Simulation der Allgemeinen Zirkulation von der Oberfläche bis zur Thermosphäre unter besonderer Berücksichtigung der dynamischen Wechselwirkung zwischen verschiedenen Skalen und Höhenbereichen sowie die physikalisch widerspruchsfreie Parametrisierung nicht aufgelöster Skalen. Im Vergleich mit komplexen Klimamodellen sind sie in verschiedener Hinsicht idealisiert, was durch den Begriff "mechanistisch" ausgedrückt wird, jedoch werden diese Prozesse für quantitativ realistische Ergebnisse angepasst. Das KMCM wird für die Untersuchung der Dynamik der Atmosphäre bis etwa 130 km benutzt und schließt die Möglichkeit des Nachführens ein. (Kontakt: Urs Schaefer-Rolffs, weitere Informationen: KMCM-Startseite)

CTM-IAP

Das Chemie-Transport-Modell des Leibniz-Instituts für Atmosphärenphysik (CTM-IAP) wurde über die letzten 25 Jahre entwickelt. Es simuliert den advektiven, molekularen und turbulenten diffusiven Transport und die Photochemie aller relevanten chemischen Spurenstoffe in der oberen Stratosphäre / Mesosphäre / unteren Thermosphäre. Zusätzlich hat es Module für die Simulation von Himmelsleuchten (englisch: airglow) von OH*, O2(b1Σg+), O(1S), und eine vereinfachte Plasma-Chemie der D- und E-Schicht. Es kann mit Wind- und Temperaturfeldern für die mittlere Atmosphäre von dynamischen Modellen oder meteorologischen Analysen angetrieben werden. Das CTM-IAP wird zur Untersuchung der Effekte von planetaren Wellen, Schwerewellen, plötzlichen Stratosphärenerwärmungen, dem elfjährigen Sonnenzyklus und anthropogenem Wandel auf die Photochemie und das Himmelsleuchten in der Mesopausenregion benutzt. (Kontakt: Mykhaylo Grygalashvyly)