Untersuchung des Klimas des südlichen Afrikas – ein Brückenschlag vom frühen Holozän bis heute

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Joel Arnault, Ph.D.; Dr. Gerlinde Jung
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 416063878

Aufgrund der Lage zwischen Subtropen und mittleren Breiten reagiert das Klima des südlichen Afrika empfindlich auf Variabilitäten, wie es sich auch anhand der aktuellen 3-jährigen Dürreperiode zeigt. Die Klimavariabilität wird charakterisiert durch die Intensität und Lage von Westwinden, Intertropischer Konvergenzzone (ITCZ) und Congo Air Boundary (CAB), sowie auch durch die Variabilität der Meeresoberflächentemperaturen (SSTs). Die Komplexität des Systems zeigt sich auch anhand von Proxydaten des Holozäns, die, selbst über geringe Entfernungen, eine hohe regionale Klimavariabilität zeigen. Es muss noch besser verstanden werden, in welchem Ausmaß die holozäne Niederschlagsvariabilität im südlichen Afrika von nord- bzw. südhemisphärischer Klimavariabilität, lokaler Einstrahlung oder der Variabilität der SSTs bestimmt wird. Entscheidende Fragen betreffen das Zusammenspiel der Dynamik des Bengulea- und des Agulhasstroms, der jeweiligen SSTs, der Stärke von ITCZ und CAB sowie der Variabilität der Ausdehnung der Sommer- bzw. Winterregenzonen. Sommer- und Winterregenregimes sind vermutlich nicht unabhängig voneinander, sondern möglicherweise über Wechselwirkungen zwischen Landoberfläche und Atmosphäre gekoppelt. Ziel dieses Projektes ist es zu einer Verbesserung des Verständnisses der Prozesse beizutragen, die maßgeblich heutige und vergangene Klimavariabilitäten des südlichen Afrika bestimmen. Des Weiteren zielt das Projekt darauf ab die von Evapotranspiration und terrestrischen Abflüssen modifizierte Isotopensignatur in Proxydaten, besser zu erklären. Dazu werden wir zunächst globale, hochaufgelöste, gekoppelte Klimasimulationen für verschiedene Zeitscheiben durchführen um den Einfluss von großskaligen Fernwirkungen und von Wechselwirkungen zwischen Ozean und Atmosphäre zu untersuchen. Daneben sollen ungekoppelte Sensitivitätsexperimente dazu dienen, die Effekte einzelner klimarelevanter Faktoren isoliert zu betrachten. Als methodische Innovation werden wir die Verfolgung stabile Wasserisotope in der Atmosphäre, und im Boden in ein regionales Klimamodell implementieren. Diese Kombination aus der Modellierung stabiler Wasserisotope und der Verfolgung von Atmosphären- und Bodenwasser ausgehend von den Hauptfeuchtequellen (Atlantik und Indischer Ozean) bietet die einzigartige Möglichkeit Unterschiede in Proxydaten zu untersuchen, und außerdem Änderungen in der atmosphärischen Dynamik und in Wechselwirkungen zwischen Landoberfläche und Atmosphäre zu analysieren. Mit diesem Ansatz wird erstmals eine erst kürzlich im Bereich der rezenter Atmosphärenmodellierung entwickelte Methode implementiert und erweitert um sie zur Beantwortung offener Fragen im Bereich der Paläoklimaforschung zu verwenden. Für die Interpretation von Modellergebnissen und Proxydaten und zur Analyse des Mehrwertes hochaufgelöster Klimamodellierung für vergangene Klimate wird ein Modell-Daten Vergleich unter Berücksichtigung der aktuellsten südafrikanischen Proxydaten durchgeführt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Harald Kunstmann