Einfache mathematische Modelle zur Beschreibung globaler Klimaveränderungen

In diesem Buch werden verschiedene null- und eindimensionale Klimamodelle vorgestellt und analysiert. Der Schwerpunkt liegt auf einem kombinierten Modell, das die Vorteile des nulldimensionalen Modells von Fraedrich (1978) und des eindimensionalen Modells von Nicolis und Nicolis (1980) vereint. Es werden ausführliche Stabilitätsuntersuchungen der Lösungen erweiterter Modelle sowie ein rein numerisch behandeltes Klimamodell behandelt. Nulldimensionale Energiebilanzmodelle betrachten Variablen nur als Funktionen der Zeit, ohne räumliche Abhängigkeiten. Ein Beispiel hierfür ist das Modell von Fraedrich. Eindimensionale Klimamodelle beheben diesen Mangel teilweise, indem sie auch die räumliche Dimension berücksichtigen, oft in Form der geographischen Breite, was meridionale Wärmeflüsse einbezieht. Diese Modelle wurden von Budyko (1969) und Sellers (1969) untersucht. Höher aufgelöste Klimamodelle, wie radiative convective models und general circulation models, können jedoch nicht mehr analytisch bearbeitet werden. Ein generelles Problem aller Klimamodelle ist, dass die Ergebnisse analytisch und numerisch gelöster Modelle nur bedingt vergleichbar sind. Während in der numerischen Wettervorhersage kurzfristige Verifizierungen möglich sind, ist die moderne Klimatologie auf langfristige Beobachtungsdaten angewiesen. Zudem können selbst komplexe Klimamodelle nicht alle atmosphärischen Prozesse mit ausreichender Genauigkeit abbilden, was