Nova Acta Leopoldina Band 110 Nummer 377

Abb. 2 Schematische Darstellung des Komplexitätspektrums der Klimamodelle aus CLAUSSEN in EHLERS und KRAFFT (2001). (Nachdruck mit Genehmigung des Springer Verlags, Heidelberg.) An die von ihrem Rechenaufwand her einfachen, hochaggregierten Modelle schließen sich die Modelle mittlerer Komplexität oder EMICs (Earth system Models of Intermediate Com- plexity) an. Diese Modelle sind meist im Hinblick auf die Einbindung möglichst vieler Kom- ponenten des Erdsystems und für Simulationen sehr langer paläoklimatischer Änderungen konzipiert. Als Beispiel sei hier die Simulation des Beginns der quartären Eiszeit erwähnt (HAUG et al. 2005), die den Zeitabschnitt von 3,1 bis 2,5 Millionen Jahren vor heute überdeckt. Die geografische Darstellung der Erdoberfläche wird in EMICs stark vereinfacht, sodass viele Prozesse als subskalige Phänomene parameterisiert werden müssen. Am anderen Ende des Modellspektrums befinden sich die komplexen Klimamodelle (Abb. 3), welche die atmosphärische und ozeanische Zirkulation zusammen mit der Migration der Vegetationszonen sowie die sämtliche Klimasystemkomponenten verbindenden Energie-, Im- puls- und Stoffkreisläufe beschreiben. Diese sogenannten „state-of-the-art“-Modelle gelten als quasi-realistische numerische Klimalabore mit technisch höchstmöglicher räumlicher und zeitlicher Auflösung. Solche Modelle arbeiten mit einer Anzahl von der Größenordnung nach 105 bis 107 Gitterpunkten jeweils in der Atmosphäre und im Ozean (ROECKNER et al. 2006a, b, JUNGCLAUS et al. 2006). Die Bewegungsgleichungen werden an diesen Gitterpunkten mit einer Taktfrequenz von wenigen Minuten berechnet; also wird für eine Simulation des Klimas der letzten etwa 1000 Jahre (PONGRATZ et al. 2009) das System sämtlicher Bewegungsglei- chungen etwa 1014 -mal gelöst. Ohne den Einsatz von Höchstleistungsrechnern ist der Einsatz komplexer Klimamodelle daher nicht denkbar. Von der Arrheniusschen Energiebilanz zum Erdsystemmodell Nova Acta Leopoldina NF 110, Nr. 377, 83–97 (2011) 89