PalMod III – Paläo Modellierung

Das Klima der Erde hat sich seit Beginn der Industrialisierung erheblich verändert, wie etwa durch eine signifikante globale Oberflächenerwärmung, den Rückgang der Eisbedeckung und den Meeresspiegelanstieg (vgl. IPCC 2023). So wurde der Begriff "Anthropozän" für unsere Epoche geprägt, um den starken Einfluss des Menschen auf das System Erde, unter anderem durch den menschengemachten Klimawandel, zu beschreiben.

Doch in der erdgeschichtlichen Vergangenheit wurden auch große natürliche Klimavariationen beobachtet. Die bekanntesten Variationen sind die zum Teil relativ raschen Abfolgen von Kalt- und Warmperioden. Um diese zu verstehen, müssen Forschende sie mit umfassenden Erdsystemmodellen modellieren.

Ziel von PalMod ist es, einen kompletten „Glazialen Interglazialen Zyklus" mit Hilfe komplexer Erdsystemmodelle zu simulieren. Dies ist eine wichtige Grundlage für fundierte Klimamodelle. Nur so lassen sich valide Prognosen zur Entwicklung unseres Klimasystems innerhalb dieses Jahrhunderts und des kommenden Millenniums aufstellen.

Mit der Fördermaßnahme PalMod werden zu diesem Zweck die Klimadynamik, die natürliche Klimavariabilität und die zu Grunde liegenden Steuerungsprozesse während des letzten glazialen Zyklus (die vergangenen 130 000 Jahre) sowie deren Auswirkungen auf das Klima der Zukunft erforscht. Dazu werden die relativen Beiträge der Prozesse, die das Klima der Erde während des letzten glazialen Zyklus bestimmt haben, identifiziert und quantifiziert, und das Klima der letzten 130 000 Jahre bis zur Gegenwart mit Erdsystemmodellen simuliert. Um diese sehr langen Simulationen über einen Zeitraum von 130 000 Jahren zu ermöglichen, optimieren Informatikerinnen und Informatiker die bestehenden Erdsystemmodelle und verbessern dadurch ihre Laufzeit.

Mit den Ergebnissen aus diesen Modellstudien kann die Belastbarkeit von Klimaprojektionen und die Aussagekraft zukünftiger Klimasimulationen entsprechend verbessert werden. Auf Grundlage genauerer Klima-Prognosen lässt sich die Anpassungsfähigkeit von Wirtschaft und Gesellschaft an die Auswirkungen des Klimawandels erhöhen.

Die Fördermaßnahme PalMod ist auf mehrere Förderzyklen ausgelegt (drei Phasen mit insgesamt etwa zehn Jahren Laufzeit).

Im September 2023 ist die dritte Förderphase von PalMod erfolgreich angelaufen
Geplant ist die Entwicklung eines adaptiven Schemas zur Simulation des Meeresbodens und eines Flussleitungsschemas als wichtige Schritte hin zur geplanten Simulation über 130.000 Jahre. Die dritte Phase wird vom BMBF bis 2026 mit rund 10 Millionen Euro unterstützt.

Für eine Zwischenbilanz hat sich die PalMod General Assembly vom 27. bis zum 29. September 2023 am Alfred-Wegener-Institut/Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven getroffen.

Phase I (2016 bis 2019) und Phase II (2019 – 2022)
Das BMBF hat in der zweiten Phase der Fördermaßnahme PalMod von 2019 bis 2023 rund 37 Einzelprojekte mit 14 Millionen Euro unterstützt. In der ersten Phase von 2016 bis 2019 wurden 54 Einzelprojekte mit einem Gesamtvolumen von 19 Millionen Euro gefördert.

Folgende bedeutende Ergebnisse wurden in den ersten beiden Phasen erzielt:
• Zum ersten Mal konnten Eisschild- und Fest-Erde-Modelle in gekoppelte Atmosphäre-Land-Ozean-Meer-Eis-Zirkulationsmodelle integriert werden.
• Große Fortschritte wurden bei der Identifizierung und Simulation von Schlüsselprozessen für die verschiedenen Komponenten des Klimasystems gemacht, die die atmosphärischen Treibhausgaskonzentrationen von Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4) bestimmen.
• Darüber hinaus wurde eine Synthese von Proxy-Aufzeichnungen aus marinen, terrestrischen und Eiskernaufzeichnungen der letzten 40.000 Jahre durchgeführt.

Im Auftrag des BMBF (Referat 723 "Globaler Wandel; Klimaforschung") betreut der Bereich Umwelt und Nachhaltigkeit des DLR Projektträgers die Förderinitiative fachlich und administrativ.