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:

KMCM

Das KMCM (Kühlungsborn Mechanistic general Circulation Model) ist ein hydrostatisches globales Zirkulationsmodell, das für die speziellen wissenschaftlichen Aufgaben des IAP entworfen und entwickelt wurde: Die Simulation der Allgemeinen Zirkulation von der Oberfläche bis zur Thermosphäre mit besonderer Aufmerksamkeit auf der dynamischen Wechselwirkung zwischen verschiedenen Skalen und Höhengebieten sowie die physikalische widerspruchsfreie Parameterisierung der nicht-aufgelösten Skalen. Im Vergleich mit komplexen Klimamodellen ist das KMCM in verschiedener Hinsicht idealisiert, wie durch den Zusatz "mechanistisch" ausgedrückt, doch andererseits hochspezialisiert. Die Idealisierung bezieht sich auf einige qualitative Vereinfachungen von nicht im Mittelpunkt stehenden physikalischen Prozessen, die quantitativ realistisch angepasst wurden. (Kontakt: Erich Becker, weitere Information: KMCM-Startseite)

MECTM

Das MECTM (Mesospheric Chemistry Transport Model) simuliert den Transport und die Photochemie aller relevanten Spurenstoffe in der Mesosphäre / unteren Thermosphäre. Wie das KMCM wurde das MECTM während der letzten 20 Jahre am IAP entwickelt. Es kann durch meteorologische Daten (Wind und Temperatur) in der mittleren Atmosphäre angetrieben werden. In den letzten Jahren wurde das MECTM mit schwerewellenauflösenden KMCM-Simulationen kombiniert. Das erlaubte die Enthüllung des Mischungseffekts durch mesoskalige Schwerewellen auf planetaren Skalen in der MLT. (Kontakt: Mikhailo Grygalashvyly)

ICON-IAP

Das Modell ICON-IAP (ICOsahedral Nonhydrostatic model at IAP) ist ein nichthydrostatisches Zirkulationsmodell, was auf einem hexagonalen C-Gitter der Sphäre basiert und an jede regionale Geometrie anpassbar ist. Andere Versionen des ICON werden gegenwärtig am MPI für Meteorologie und dem Deutschen Wetterdienst entwickelt. Das ICON-IAP beinhaltet eine einzigartige Disktretisierungsmethode für die Dynamik, den Spurenstoff-Transport und eine mischungslängenbasierte subgitterskalige Diffusion und Reibungsheizung. Diese Methoden vermeiden effektiv künstliche numerische Diffusion, was eine Voraussetzung für die SImulation von hochfrequenter Schwerewellendynamik von der unteren Troposphäre bis in die Mesopausenregion ist. Das Modell enthält eine einfache Wolkenmikrophysik und wird mit einem kürzlich entwickelten Strahlungsschema vervollständigt, das schon im KMCM benutzt wird. (Kontakt: Almut Gaßmann)