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Modelling the Asian Paleo-hydroclimatic Variability
Fallah Hassanabadi, Bijan

Main titleModelling the Asian Paleo-hydroclimatic Variability
Title variationsModellierung der asiatischen paläohydroklimatischen Variabilität
Author(s)Fallah Hassanabadi, Bijan
Place of birth: Babol, Iran
1. RefereeProf. Dr. Ulrich Cubasch
Further Referee(s)PD. Dr. Sushma Prasad
KeywordsPaleaoclimate; Climate Change; Monsoon; Arid Central Asia; Westerlies; Megadroughts
Classification (DDC)550 Earth sciences
SummaryDas Ziel dieser Arbeit ist die Charakteristika der rezenten und historischen hydroklimatischen Variabilität in Asien zu untersuchen. Dazu wird ein Multi-Proxy und Multi-Modell-Ansatz verwendet unter Betrachtung verschiedener Zeitskalen, als auch verschiedener Regionen in Asien. Der besondere Fokus liegt auf extremen hydrometeorologischen Ereignissen (z.B. Mega-Droughts) und der Schwerpunkt der Untersuchung liegt dabei auf klimatisch sensiblen Regionen Asiens (z.B. Monsun-dominierte und Westwind-dominierte Regionen).

Für ein besseres Verständnis der Klimadynamik im asiatischen Raum ist die Kombination verschiedener Modelle sowie Proxy-Daten notwendig. In dieser Arbeit werden Paläoklimasimulationen verschiedener Zeitscheiben für ausgewählte Zeiträume durchgeführt. Der Schwerpunkt liegt auf globalen und regionalen Modellsimulationen, sowie auf Sensitivitätstests unter Verwendung dieser Modelle. Im ersten Schritt werden bestehende globale Simulationen für die letzten 1.000 Jahre analysiert. Der Fokus liegt dabei auf der Dynamik des asiatischen Monsuns und der Westerlies sowie auf Telekonnektionsmustern wie El Niño Southern Oscillation (ENSO), Pacific Nordatlantische Oszillation (PNA), Nordatlantischeszillation (NAO) und deren Verbindungen mit dem asiatischen Klima. In diesem Zusammenhang wurden zwei Klimamodell Ensemble-Simulationen des vergangenen Jahrtausends (Paleoclimate Modelling Intercomparison Project Phase III (PMIP3)/ Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5)) analysiert, um das Auftreten extremer asiatischen Dürren (Mega-Droughts) zu identifizieren. Der Palmer Drought Severity Index (PDSI) wird verwendet, um die hydro-klimatischen Bedingungen in den verschiedenen Modellläufen zu vergleichen. Die Modellergebnisse werden mit den Proxy-Daten des
Monsoon Asian Drought Atlas (MADA) verglichen. Diese Studie zeigt, dass globale Zirkulationsmodelle (GCMs) in der Lage sind, die Mehrheit der historisch aufgezeichneten asiatischen Monsun-Breaks zur richtigen Zeit und mit einer vergleichbaren räumlichen Verteilung zu erfassen. Die Simulationen zeigen, dass ENSO-ähnliche Ereignisse in den meisten Fällen auf diese Dürren folgen. Sowohl Modellsimulationen als auch Proxy-Rekonstruktionen zeigen weniger Monsun-Breaks während der Kleinen Eiszeit. Während der historischen Mega-Droughts des letzten Jahrtausends wird ein Regime bevorzugt, in dem die Konvektion des Monsuns stark reduziert ist. Dieses Regime wird als Break-Phase bezeichnet.
Diese besondere Regelung fällt mit einer bemerkenswerten Abschwächung der Pazifischen Passatwinde und des Somali-Jets zusammen. Es werden vier Perioden simuliert und ausgewertet, jeweils zwei innerhalb der Medieval Climate Anomaly (MCA) und der Kleinen Eiszeit. Die
erzeugten Modelldaten werden mit Paläo-Daten aus verschiedenen Proxies verglichen. Die globalen Simulationen dienen als Randbedingungen für regionale Klimasimulationen und zur Untersuchung des Übergangs zwischen zwei Klimaperioden (z.B. von MCA zu LIA).
Für die ausgewählten Klimaperioden wurden anhand typischer Zirkulationsanomalien physikalische Mechanismen identifiziert, die den regionalen Klimawandel erklären. In zusätzlichen Sensitivitätsstudien, in denen das Hochland von Tibet in der Simualtion entfernt wurde, werden die bestehenden Hypothesen bezüglich des Einflusses des Plateaus auf den asiatischen Sommermonsun untersucht. Die Analysen der Sensitivitätsexperimente zeigen wesentliche Auswirkungen des Plateaus auf Telekonnektionen zwischen Atmosphäre und Ozean. Es wird gezeigt, dass neben den direkten Auswirkungen der tibetischen Orographie auf das asiatische Klima, wie Sensible Heat Pumping und Thermal Insulation, weitere wichtige Prozesse auftreten, die den asiatischen Sommermonsun mit den Meeresoberflächentemperaturen im Nordatlantikozean verbinden. Die Reduktion der Höhe des tibetischen Plateaus in der Simulation modifiziert die windgetriebenen Meereszirkulationen über dem Nordatlantik, was zu einer Abnahme der Wärmeadvektion an der Meeresoberfläche im Nordatlantik und eine Abschwächung der Ozeanzirkulation im Atlantik führt. Dies wiederum wirkt sich über Telekonnektionen sowohl auf die Monsunregenfälle als auch auf die Position der innertropischen Konvergenzzone aus. Des weiteren wird ein Ansatz vorgestellt, um anhand der klimatischen Antriebe der letzten 6.000 Jahre die Niederschlagsverteilungen im Iran zu reproduzieren. Die ausgewählten Perioden werden unter Verwendung eines räumlich hochaufgelösten atmosphärischen globalen Zirkulationsmodell (GCM) simuliert.
Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Winterniederschlagsmuster über dem Iran ab etwa 3.,000 Jahren aufgrund der Veränderungen der Sonneneinstrahlung hin zu einem feuchteren Zustand geändert und während MCA vor ca. 1.000 Jahren das Maximum erreicht haben. Die
Niederschlagsvariabilität kann durch die Veränderungen der Energiebilanz als Folge der Änderung der eingehenden solaren Strahlung auf Grundlage der Milankovitch-Theorie erklärt werden.
Eine Verschiebung in der Energiebilanz der Erde führt zur Modulation des Westasian Subtropical Westerly Jets (WASWJ). Die Untersuchungen stützen die Hypothese, dass während des Holozäns eine Nordwärtsverschiebung des WASWJ zu einer Reduktion der Zyklonenaktivität über dem Iran führt. Das führt wiederum im Winter zu einer Reduktion der Feuchtigkeit in der Region.
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PDF-Datei von FUDISS_thesis_000000099409
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Number of pagesXI, 135 S.
FU DepartmentDepartment of Earth Sciences
Year of publication2015
Document typeDoctoral thesis
Media type/FormatText
LanguageEnglish
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Authors commentsAus Copyrightgründen ist ein Zeitschriftenartikel hier nicht online veröffentlicht.
Date of defense2015-05-11
Created at2015-06-01 : 09:14:43
Last changed2015-06-03 : 12:08:16
 
Static URLhttp://edocs.fu-berlin.de/diss/receive/FUDISS_thesis_000000099409
NBNurn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000099409-0
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