Evaluierung globaler Telekonnektionen in Klimaprojektionen mithilfe komplexer Netzwerke

Die Evaluierung von Klimamodellen stellt einen der zentralen Forschungsgegenstände der Klimatologie dar. Als Ausdruck großskaliger dynamischer Prozesse nehmen die globalen Telekonnektionen eine Schlüsselrolle in der interannuellen und dekadischen Klimavariabilität ein. Ihre realistische Darstellung ist somit eine unabdingbare Voraussetzung für die Simulation des langfristigen, sowohl natürlichen wie auch anthropogenen, Klimawandels. Deswegen ist die Evaluierung der Telekonnektionen in globalen Klimamodellen von herausragender Bedeutung für die Beurteilung der physikalischen Plausibilität von Projektionen.   

Vorgestellt wird eine Anwendung des graphen-theoretischen Analyse-Werkzeugs δ-MAPS vor, mit dem aus spatio-temporalen Gitterdatensätzen, hier der Meeresoberflächentemperatur (SST) und des Geopotentials in 500 hPa (Z500), Komplexe Netzwerke konstruiert werden. Komplexe Netzwerke ergänzen die traditionellen Analyse-Methoden für Klimavariabilität wie Spektralanalyse und Empirische Orthogonale Funktionen um eine neue, nichtlineare Perspektive.

In δ-MAPS werden Gitterzellen zunächst zu sogenannten Domänen mit hochkohärenter zeitlicher Entwicklung zusammengefasst. In einem zweiten Schritt werden die Telekonnektionen zwischen den Domänen mithilfe des nichtlinearen Abhängigkeitsmaßes Distanz-Korrelation quantifiziert.  Wir konstruieren Komplexe Netzwerke bzgl. SST und Z500, sowie der Wechselwirkung zwischen SST und Z500, für 16 ausgewählte historische globale Klimaprojektionen der Generation CMIP6 und als Referenz für 2 voneinander unabhängige Reanalysen (CERA-20C und GECCO3 zusammen mit NCEP/NCAR RA1). Die Netzwerke der Projektionen werden mit denen der Reanalysen bzgl. eines Ähnlichkeitskriteriums verglichen, aus dem eine Rangfolge hinsichtlich der physikalischen Plausibilität der Projektionen abgeleitet wird.