Arten von Klimamodellen

In Abhängigkeit von wissenschaftlichen Fragestellungen werden unterschiedliche Typen von Klimamodellen verwendet. Es wird dabei prinzipiell in drei Gruppen von Modellen eingeteilt, wobei die Komplexität definiert ist als die Anzahl der berücksichtigten Klimaelemente, der Art und der Vielzahl der Verknüpfungen zwischen den Elementen wie auch dem Charakter der Verknüpfungen (lineare und nichtlineare Relationen). Es wird unterschieden in:

  • „konzeptionelle Modelle", einfache Energiebilanzmodelle und Schachtelmodelle
  • Modelle mittlerer Komplexität: EMICs (Earth system Models of Intermediate Complexity)
  • Modelle hoher Komplexität: GCMs (General Circulation Models) und ESMs (Earth System Models)


Für die Untersuchung einfacher Fragestellungen, wie zum Beispiel der Analyse der globalen Erdoberflächentemperatur oder des atmosphärischen Energietransports von den Tropen hin zu den Polen, bedienen sich Klimawissenschaftler einfacher, konzeptioneller Klimamodelle. Zu diesen Modelltypen rechnet man niederdimensionale Energiebilanzmodelle wie auch mehrzellige Schachtelmodelle.

Für schwierigere Fragestellungen, wie detailgetreue Simulationen von Klimaszenarien, die zukünftige Klimazustände beschreiben sollen, bedarf es weit komplexerer Modelltypen, globaler Klimamodelle (GCMs). Zwischen den konzeptionellen Modellen und den komplexen Klimamodellen stehen die Modelle mittlerer Komplexität, die sogenannten EMICs, benannt nach der englischen Bezeichnung „Earth system Models of Intermediate Complexity“.
Diese Modelle interpretieren das Klimasystem in geringerer räumlicher und zeitlicher Auflösung als GCMs. Es ist daher möglich, mit ihnen längere Zeitabschnitte zu simulieren oder mehrere Modellexperimente zeitgleich umzusetzen. Angewandt wird diese Gruppe von Modelltypen für Aufgaben, die mit GCMs bei heutiger Rechnerleistung nicht zeitnah zu bearbeiten sind.

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[1] geändert nach: M. Claussen et al., Earth System Models of Intermediate Complexity: Closing the Gap in the Spetrum of Climate System Models, Climate Dynamics, No. 18, 2002, S. 579-586