Kopplung: Atmosphäre-Kryosphäre
© Andy Mahoney/NSIDC
Die Kryosphäre, also die mit Schnee und Eis bedeckten Oberflächen der Erde inklusive der Permafrostgebiete, ist ein integraler Bestandteil des globalen Klimasystems und beeinflusst atmosphärische Prozesse über direkte und indirekte Wechselwirkungen. Zu den direkten Einflüssen gehören die Veränderung von Oberflächenalbedo (schnee- und eisbedeckte Oberflächen haben in der Regel eine höhere Albedo) und Oberflächentemperatur (schnee- und eisbedeckte Oberflächen haben eine Temperatur von maximal 0°C). Indirekte Verbindungen bestehen über die in Eisschilden und Gebirgsgletscher gespeicherten Wassermengen sowie über die potentielle Freisetzung von Treibhausgasen aus auftauenden Permafrostböden. Mit Meereis bedeckte Gebiete haben weiterhin einen unmittelbaren Einfluss auf Atmosphäre-Ozean-Austauschprozesse und auf die ozeanische Zirkulation. Umgekehrt werden kryosphärische Prozesse direkt und unmittelbar durch die jeweils herrschenden klimatischen Bedingungen beeinflusst: Schnee und Eis können sich nur dort bilden, wo die Temperaturen tief genug sind.
Die Beschreibung kryosphärischer Prozesse in heutigen Klimamodelle ist je nach betrachtetem Teilsystem unterschiedlich weit fortgeschritten. Während alle modernen gekoppelten Globalmodelle detaillierte Parameterisierungen des Meereises verwenden, ist die Beschreibung von Permafrostprozessen und insbesondere diejenige von Gebirgsgletschern oft nur rudimentär. Dies hängt unter anderem mit der starken räumlichen Variabilität dieser Systeme zusammen, die mit der begrenzten räumlichen Modellauflösung nur schwer zu erfassen ist. Viele moderne Erdsystemmodelle verwenden inzwischen hingegen eigene sub-Module zur Beschreibung der polaren Eisschilde.
Atmosphären-Ozean-Meereis-Modell
© NASA/British Antarctic Survey
Das gekoppelte Atmosphären-Meereis-Ozeanmodell HIRHAM-NAOSIM ist ein Beispiel für ein regionales gekoppeltes Atmosphäre-Eis-Ozean-Klimamodell, das über mehrere Jahrzehnte integriert, um die arktischen sommerlichen Meereisänderungen in den letzten 60 Jahren zu verstehen. Um Meereis-Anomalien realistisch zu simulieren, müssen die atmosphärische und ozeanische Zirkulation, das winterliche Eiswachstum sowie die Eis-Albedo-Rückkopplung korrekt beschrieben werden.
Atmosphären-Ozean-Meereis-Modell
Gebirgsgletscher
© NASA/Frank Paul
Aufgrund ihrer geringen räumlichen Ausdehnung und ihres nur geringen direkten Einflusses auf das globale Klimasystem werden Gebirgsgletscher in heutigen Klimamodellen nicht oder nur stark vereinfacht beschrieben. Da auf der regionalen Skala aber durchaus Klima-Gletscher Wechselwirkungen auftreten können und die Hydrologie von Gebirgsregionen entscheidend durch Schnee- und Eisschmelze beeinflusst wird, wäre eine interaktive Betrachtung von Gebirgsgletschern als Teil des Klimasystems wünschenswert. Im Folgenden wird eine Zusammenfassung der neuesten Studien zur regionalen Klimamodellbeschreibung von Gebirgsgletschern gegeben.
Gebirgsgletscher