Unser Klima: Physikalische Grundlagen, Beobachtungen, Modellierung und Klimaprognosen

 

Seminar für mittlere Semester  für Bachelor und Lehramt  (2 CP)
Mittwoch  16:15 - 18:00,  INF 229 (Umweltphysik), SR108/110

Dozenten  F. Eisele,  K. Pfeilsticker  WS 10/11


Klaus.Pfeilsticker@iup.uni-heidelberg.de
eisele@physi.uni-heidelberg.de
 

Kurzbeschreibung: Im Seminar sollen die physikalischen Grundlagen für die Beschreibung von Klimaänderungen, die experimentellen Beobachtungen von Klimaindikatoren, Klimaantriebe und der Aufbau von Klimamodellen behandelt werden. Am Ende steht die Diskussion der Trennung natürlicher und anthropogener Ursachen der beobachteten Klimaveränderungen in den letzten 150 Jahren und der darauf beruhenden Klimaprognosen

 
Voraussetzungen:
Experimentalphysik IV (Atomphysik)
Vorbesprechung am Donnerstag 22. Juli, 13:15, INF501 SR102 (Information und Vergabe der ersten Themen)


Erster Termin und endgültige Vortragseinteilung:
  Mi 13. Oktober ,  16:15.


Materialien des Seminars:


Themen und Literatur zum Download
Tips fuer die Praesentationen


Termin

       Thema

Vortragender

Betreuer

 13.10.

Einführung, Themenvergabe   16:15

 

 

 

 

 

 

 27.10.

Das kalometrische Klimamodell I: Strahlungsbilanz, Wärmekapazität

Jochen Busam
jochen.busam@web.de

 F.E.

 10.11.

Das kalometrische Klimamodell II: Klimasensitivität, Rückkopplungen

Michael Kolpin
michael.kolpin@web.de

 F.E.

                   

 17.11.

                   

 
 a) Klimaindikatoren I: Messgrössen, Mittelwerte, Varianz T,Ozeanspiegel,
      …und   deren experimentelle Bestimmung

 b) Klimaindikatoren II: Hydrologischer Kreislauf, Eisbedeckung, ..

Anna Kollefrath
anna.kollefrath@arcor.de


Eva Peper
eva.peper@web.de
 

 K.P.

 24.11.

Antriebe I: Klimagase und deren Verweildauer im Klimasystem

Hannes Bauser
hannes.bauser@googlemail.com

 F.E.

   1.12.

Antriebe II: Änderung der Solarkonstante, Aerosole, Bodenbedeckung

Jakob Kunz
jakob.kunz@gmx.net

 K.P.

  7.12.

Methoden zur Trennung von antropogenen und natürlichen Klimaänderungen

Ludwig Rauch
Rauch.Ludwig@gmail.com

 K.P.

 15.12.

Klimamodelle: wie funktionieren sie, wofür werden sie gebraucht

Georg Schmid
georgschmid1988@googlemail.com

 K.P.

 22.12.

Klimaprognosen I: Vorhersagen für mittlere Temperatur, Ozeanspiegel und extreme Wetterereignisse  (‚Physics Science Basis)

Felix Zahn
web@chatiz.de

 F.E.

 12.01

Regionale Prognosen als Basis für eine Folgenanalyse (‚Impacts, Adaptation, Vulnerability’)


Roland Roed
rolandroead@yahoo.de

 K.P.

 19.01

a) Klimarekonstruktionen: Die letzten 150 Jahre aus direkten Messungen und die letzten 1000 Jahre aus Proxydaten

b )Zwei- Grad Ziel und dessen (politische) Begründung,: Vermeidungsszenarien und Möglichkeiten der Reduktion der Emission der Treibhausgasen

Christina Schoell
christina.schoell@gmx.de

Florian Mathies
florian.mathies@freenet.de

 F.E.

 K.P.

 26.01.

Potentielle Kipppunkte des Klimasystems

Tanja Platt
tanja_platt@hotmail.com

 K.P.

  2.02

 Strategien zur Vermeidung des Klimawandels, Abschlussdiskussion

Mario Nachbar
mario_nachbar@gmx.de
  K.P.


Wesentliche Literatur:

Bücher:

1.      Bergmann, L. und C. Schäfer, Lehrbuch der Experimentalphysik, Band 7, Erde und Planeten, de Gruyter Verlag, Berlin, New York, 2001.

2.      Climate Change 2007: Working Group I: The Scientific Basis, WMO 2007, http://www.ipcc.ch/

3.      Goody, M. and Y.L. Yung, Atmospheric Radiation, Oxford Uni. Press 1989, (IUP 1337)

4.      Goose et al., Introduction to climate dynamics and climate modelling, http://www.climate.be/textbook

5.      Peixoto, J.P. und A.H. Oort, 1993, Physics of Climate, American Institute of Physics, New York, 520 pp.

6.      Roedel, W., PHYSIK unserer Umwelt, Die Atmosphäre, Springer Verlag, Heidelberg, 2. Auflage, Eine ausgezeichnete Übersicht der physikalischen Prozesse in der Atmosphäre von den Grundlagen bis zu Klimafragen. (IUP 1511)

Einige Veröffentlichungen:

1.      Arking, A., Effects of bias in solar radiative transfer codes on global climate model simulations,Geophys. Res. Lett., 32, L20717, doi:10.1029/2005GL023644, 2005.

2.      Dessler&Sherwood, A Matter of Humidity, Science, 323, 1020 20 Feb. 2009, and Dessler et al., Water-vapor climate feedback inferred from climate fluctuations 2003 – 2008, Geophys. Res. Lett. 35, L20704, doi:10.1029/2008GL035333, 2008.

3.      Foukal et al., Variations in solar luminosity and their effect on the Earth’s climate. Nature 443, 161-166, 2006.

4.      Knutti R., and G. Hegerl, The equilibrium sensitivity of the Earth’s temperature to radiation changes, Nature, 1, 736, 2008.

5.       Lean, J. L., and D. H. Rind (2009), How will Earth’s surface temperature change in future decades?, Geophys. Res. Lett., 36, L15708, doi:10.1029/2009GL038932.

6.      Luterbacher et al., Exceptional European warmth of autumn 2006 and winter 2007: Historical context, the underlying dynamics, and its phenological impacts. Geophys. Res. Lett. 34, L12704,doi:10.1029/2007GL029951, 2007.

7.      Science Historical, http://www.sciencemag.org/feature/data/earthdynamics/elnino_papers.dtl#historical   (exzellenter public domain link auf Paleoklima Veröffentlichungen in Science)

8.      Miller L., and B. C. Douglas,  Mass and volume contributions to twentieth-century global sea level rise, Nature, 428, 406 - 409, 2004; doi:10.1038/nature02309

9.      Murphy et al., An observationally based energy balance for the Earth since 1950, JGR, 114, D17107, doi:10.1029/2009JD012105, 2009.

10.  Murphy et al., Quantification of modelling uncertainties in a large ensemble of climate change simulations, Nature, 430, 768, 2004

11.  Palle et al., Changes in Earth’s Reectance over the Past Two Decades, Science, 304 1299, 2004.

12.  Philipona, R. B. Dürr, C. Marty, A. Ohmura, and M. Wild, Radiative forcing - measured at Earth’s surface - corroborate the increasing greenhouse effect, Geophys. Res. Lett.  31, L03202, doi:10.1029/2003GL018765, 2004  

13.  Rahmstorf, S., A Semi-Empirical Approach to Projecting Future Sea-Level Rise, Science 315, 368-370, 2007.

14.  Ramanathan, V., P.J. Crutzen, J.T. Kiehl, and D. Rosenfeld, Aerosols, Climate, and the Hydrological Cycle, Science, 294, 2119-2124, 2001.

15.  Ramaswamy et al., Anthropogenic and Natural Influences in the Evolution of Lower Stratospheric Cooling, Science, 311, 1138, 2006.

16.  Robock, A., A. Marquardt, B. Kravitz, and G. Stenchikov, Benefits, risks, and costs of stratospheric geoengineering, Geophys. Res. Lett., 36, L19703, doi:10.1029/2009GL039209, 2009.

17.  Schwartz E.S., Heat capacity, time constant, and sensitivity of Earth’s climate system, JGR, 112, D24S05, doi:10.1029/2007JD008746, 2007.

18.  Trouet et al., Persistent Positive North Atlantic Oscillation Mode Dominated the Medieval Climate Anomaly, Science, 324, 78, 2009.


Vorlesungen und Seminare:

1.      Physics of the Atmosphere, http://www.iup.uni-heidelberg.de/institut/studium/lehre/Atmosphaerenphysik/

2.      Physics of Climate: http://www.iup.uni-heidelberg.de/institut/studium/lehre/PhysicsClimate/programm_new.html

3.      Master Course Experimental Physics 4 (MKEP4), Environmental Physics http://www.iup.uni-heidelberg.de/institut/studium/lehre/MKEP4/

4.      Paleo, present and future climate, http://www.iup.uni-heidelberg.de/institut/studium/lehre/paleo_climate/programm_new.html