Sektion 1.3: Erdsystem-Modellierung

Basierend auf den aktuellen Daten hochauflösender Wettermodelle von verschiedenen internationalen Modellierungszentren sollen die atmosphärischen Anregungsmechanismen der Rotationsvariationen der Erde auf der täglichen Zeitskala untersucht werden.

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Das ESM-Projekt verbindet acht Helmholtz-Zentren. Es setzt sich zum Ziel, eine einheitliche Erdsystemmodellierungsplattform für das Helmholtz-Forschungsgebiet "Erde und Umwelt" zu entwickeln, und unterstützt somit die effektive Zusammenarbeit zwischen den Partnerinstituten sowie die Entwicklung einer Modellierungsstrategie für POF-IV und darüber hinaus. In dem ESM-Projekt ist geplant, die numerische Darstellung der einzelnen Erdsystemkomponenten und ihre Kopplung zu verbessern sowie s.g. frontier simulations durchzuführen, die die großen Herausforderungen dieses Jahrunderts adressieren.   

Die Sektion Erdsystemmodelling ist insbesondere eng mit den Tasks 1.4 und 2.1 verknüpft. 

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Das Hauptziel der Studie ist die Berechnung des Spannungsfeldes in der europäischen Lithosphäre unter Berücksichtigung aller wesentlichen Faktoren. Dies soll mittels eines dreidimensionalen, hochaufgelösten Lithosphärenmodells für Thermomechanik und Dichte erreicht werden, das an ein Modell für globale Mantelkonvektion gekoppelt wird.

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IFMMALPO is a part of the DFG Priority Program SPP 2017 "Mountain Building Processes in Four Dimensions (MB-4D)" which
forms an integral part of the international AlpArray mission to image the structure of the Alps from their surface down to several hundred kilometers depth in the mantle. 

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MANTIS ist ein Projekt im DFG-Schwerpunktprogramm SPP1788: "Study of Earth system dynamics with a constellation of potential field missions", welches sich an die ESA Magnetfeld-Satelliten-Mission SWARM angliedert.

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Das Projekt GeoClim ist eingebettet im BMBF-Forschungsvorhaben MiKlip (Mittelfristige Klimaprognosen) im Modul E: Validierung.

Geodätische Satellitenverfahren liefern präzise Daten über den aktuellen Zustand des Erdsystems: Schwerefeldmessungen der GRACE-Mission erlauben die Bestimmung von Veränderungen des kontinental gespeicherten Wassers, des Massenbudgets von Eisschilden und Gletschern und der barotropen ozeanischen Dynamik. Gleichzeitig erlauben GPS Radio-Okkultationsmessungen an Bord von verschiedenen niedrig fliegenden Satelliten die Ableitung von Temperatur- und Wasserdampfverteilungen in der Atmosphäre.

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Durch die hohe Konzentration an gelösten Salzen ist der Weltozean ein sehr guter elektrischer Leiter. Während sich das leitfähige Meerwasser um die Erde bewegt, interagiert es kontinuierlich mit dem umgebenden Erdmagnetfeld, welches im Erdkern erzeugt wird. Durch diesen Prozess werden positiv und negativ geladene Salz-Ionen im Meerwasser durch die Lorentzkraft abgelenkt, was zu einer räumlichen Ansammlung elektrischer Ladung und damit zu schwachen elektrischen Strömen im gesamten Ozeanbecken führt. Diese ozeanischen elektrischen Ströme induzieren charakteristische magnetische Signale im Bereich einiger Nanotesla (nT), die in erster Ordnung proportional zu kombinierten ozeanischen Transporten von Wasser, Wärme und Salinität sind.

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Ocean bathymetry is changed on geological timescales by tectonic and volcanic activity. The modification of ocean basin geometry alters resonance conditions of ocean tides. We study the effect of changing ocean tides on the ocean general circulation and the atmosphere by forcing the coupled atmosphere-ocean model ECHAM5/MPIOM with the complete lunisolar tidal potential. We performed simulations for five tectonic and climatological important time-slices: the Early Albian (ca. 110 million years ago, Ma), the Cenomanian-Turonian Boundary (ca. 93 Ma, CTB), the Early Eocene (ca. 55 Ma), the Early Pliocene (ca. 3.5 Ma), and a pre-industrial period (ca. 1850 CE)... 

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PalMod hat das Ziel einen kompletten glazialen-interglazialen Zyklus mit Hilfe komplexer Erdsystemmodelle zu simulieren.

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Die Nationale Klimamodellierungsinitiative  (PalMod II) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über das Programm Forschung für Nachhaltige Entwicklung (FONA) als Folgeprojekt von PalMod gefördert. Das Projekt hat das Ziel einen kompletten glazialen-interglazialen Zyklus mit Hilfe komplexer Erdsystemmodelle zu simulieren.

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We will simulate sediment transport in the North Atlantic over the last 20 million years with the Regional Ocean Modeling System (ROMS). Comparison between simulated and measured sediment transports and deposits will enable us to reconstruct the formation of Eirik Drift and the corresponding ocean dynamics in the North Atlantic. The influence of atmospheric forcing and tectonic and volcanic events on ocean dynamics and sediment transport will be studied. 

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DFG-Schwerpunktprogramm SPP1375: "South Atlantic Margin Processes and Links with onshore Evolution" (SAMPLE)

DFG-Schwerpunktprogramm SPP1258 "Massentransporte und Massenverteilung im System Erde"

  • AGIA
    Bestimmung der glazial-isostatischen Anpassung in der Antarktis aus GRACE Daten mit Hilfe numerischer Modelle
    Laufzeit: 2009 - 2012
  • CASE - Central Asia Structure and Evolution
    Constraints on the Central Tien Shan structure and dynamics from integrative modelling of new satellite gravity, GPS and seismic data
    Laufzeit: 2009 - 2011
  • IDEM
    Global modelling of the lithosphere and mantle and explaning geoid signal by merging of tomography derived mantle flow models with full thermal convection models including lateral viscosity variations
    Laufzeit: 2007 - 2012
  • VILMA
    Entwicklung und Validierung eines 3 dimensionalen viskoelastischen Lithosphären- und Mantelmodells
    Laufzeit: 2006 - 2012

DFG-Schwerpunktprogramm SPP1158 "Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten"

  • DIEM
    Assimilation geodätischer und geomorphologischer Beobachtungen in ein gekoppeltes Modell aus Eisschild und fester Erde zur Trennung heutiger und vergangener Entwicklungen des Antarktischen Eisschilds

DFG-Forschergruppe FOR 584 "Erdrotation und globale dynamische Prozesse"

  • Projekt 4
    Massenbewegungen im Erdkern und Mantel und ihr Einfluss auf die Polbewegung
    Laufzeit: 2009 - 2012

 Weitere Projekte der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG)

  • Erdsystemmodell
    Entwicklung eines physikalisch konsistenten Systemmodells zur Untersuchung von Rotation, Oberflächengestalt und Schwerefeld der Erde
    Laufzeit: 2004 - 2007

  • ISSEM
    Simulation der dynamischen Wechselwirkung zwischen Eisschild und Meeresspiegel mit einem gekoppelten Eis-/Erdmodell

ESA-Projekte

  • ESA ESM
    Aktualisierung und Verbesserung des ESA Erdsystemmodells (ESA ESM)
    Laufzeit: Dezember 2013 - Juni 2014

  • REGINA
    Regional glacual isostatic adjustment and CryoSat elevation rate corrections in Antarctica