Analyse von Wettermustern der Gegenwart und des letzten glazialen Maximums mit Empirischen Orthogonalen Funktionen

Abstract

Im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 806 (SFB806) der Universität zu Köln werden
die klimatologischen Bedingungen untersucht, zu denen der Homo sapiens sapiens vor etwa
50000 Jahren von Afrika nach Europa wanderte. In dieser Arbeit werden mit Hilfe von
Empirischen Orthogonalen Funktionen (EOFs) Wettermuster des letzten glazialen Maximums
(LGM) und der Gegenwart über dem Nordatlantik analysiert und miteinander verglichen.
Dabei werden die EOFs auf den reduzierten Druck auf Meeresniveau, auf die geopotentielle
Höhe des 500 hPa-Niveaus, auf die 2m-Temperatur, auf die relative Feuchte und auf den
Niederschlag angewandt. Die EOF-Analyse der Gegenwart wird zunächst für den Winter
(DJF) der Jahre 1970 bis 1999 mit Reanalysedaten des National Center for Environmental
Prediction (NCEP) durchgeführt. Das dominanteste Muster der EOF-Analyse des Druckes auf
NN für die Gegenwart ist die Nordatlantische Oszillation (NAO). Diese erklärt 53% der
Varianz und die Zeitreihe der Hauptkomponente (PC) des 1. EOFs korreliert mit dem
stationsbasierten NAO-Index (NAOI) mit 0,93. Die EOF-Analyse der Gegenwart zeigt
ebenfalls hohe Korrelationen zwischen dem stationsbasierten NAOI und den Zeitreihen der
PCs des 1. EOFs der geopotentiellen Höhe des 500 hPa-Niveaus mit 0,91, der 2m-Temperatur
mit 0,85, des Niederschlages mit 0,84 und der relativen Feuchte mit 0,81. Auch die sich
ergebenden Anomalien der 1. EOFs jeglicher analysierter Größen zeigen einen guten
Zusammenhang zur NAO. Die Anwendung der EOF-Analyse auf den historischen Lauf des
Erdsystemmodells (MPI-ESM) des Max Planck Instituts für Meteorologie in Hamburg ergibt
für den Druck auf NN mit einer Varianz von 48% ebenfalls die NAO als dominantestes
Ereignis. Die Korrelation zwischen dem stationsbasierten NAOI und der Zeitreihe der PC des
1. EOFs beträgt für den Druck auf NN 0,89, für die 2m-Temperatur 0,80 und für den
Niederschlag 0,83. Das dominanteste Muster für den Druck auf NN im LGM, bei welchem
auch das MPI-ESM angewandt wurde, ergibt mit 36,2-prozentiger Varianz positive
Anomalien über Island und Südgrönland und negative Anomalien über dem Nordatlantik.
Das zweitdominanteste Muster für den Druck auf NN des LGM, welches 34,6% der Varianz
erklärt, zeigt negative Anomalien über dem Nordatlantik in etwa 60° Nord und positive
Anomalien über dem Nordatlantik bei etwa 30° Nord. Beim 1. EOF des Druckes auf NN im
LGM wird deutlich, dass sich über dem grönländischen Eisschild meist ein Kältehoch
entwickelt. Es konnte rechnerisch nachgewiesen werden, dass zwischen der Zeitreihe der PC
des 2. EOFs und dem stationsbasierten NAOI mit -0,14 keinerlei Korrelation besteht. Der 2.
EOF des Niederschlages im LGM zeigt keine Anomalien über Skandinavien, da Stürme vom
Atlantik weiter südlich verliefen und zudem um das fennoskandische Eisschild herum
abgelenkt wurden.

Resources

• diplom_Katja.pdf

Bibliography

Künemund, K. (2014): Analyse von Wettermustern der Gegenwart und des letzten glazialen Maximums mit Empirischen Orthogonalen Funktionen.