Das Ziel dieser Arbeit war neue Eingangsdaten für die Landoberflächenbeschreibung des regionalen Klimamodells REMO zu finden und ins Modell zu integrieren, um die Vorhersagequalität des Modells zu verbessern. Die neuen Daten wurden so in das Modell eingebaut, dass die bisherigen Daten weiterhin als Option verfügbar sind. Dadurch kann überprüft werden, ob und in welchem Umfang sich die von jedem Klimamodell benötigten Rahmendaten auf Modellergebnisse auswirken. Im Zuge der Arbeit wurden viele unterschiedliche Daten und Methoden zur Generierung neuer Parameter miteinander verglichen, denn neben dem Ersetzen der konstanten Eingangswerte für verschiedene Oberflächenparameter und den damit verbundenen Änderungen wurden als zusätzliche Verbesserung auch Veränderungen an der Parametrisierung des Bodens speziell in Hinblick auf die Bodentemperaturen in REMO vorgenommen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die durch die verschiedenen Änderungen ausgelösten Auswirkungen für das CORDEX-Gebiet EUR-44 mit einer Auflösung von ca. 50km und für das in dem darin eingebetteten neu definierten Deutschlandgebiet GER-11 mit einer Auflösung von ca. 12km getestet sowie alle Änderungen anhand von verschiedenen Beobachtungsdatensätzen validiert. Die vorgenommenen Arbeiten gliederten sich in drei Hauptteile. Der erste Teil bestand in dem vom eigentlichen Klimamodell unabhängigen Vergleich der verschiedenen Eingangsdaten auf unterschiedlichen Auflösungen und deren Performanz in allen Teilen der Erde, wobei ein besonderer Fokus auf der Qualität in den späteren Modellgebieten lag. Unter Berücksichtigung der Faktoren, wie einer globalen Verfügbarkeit der Daten, einer verbesserten räumlichen Auflösung und einer kostenlosen Nutzung der Daten sowie verschiedener Validationsergebnissen von anderen Studien, wurden in dieser Arbeit vier neue Topographiedatensätze (SRTM, ALOS, TANDEM und ASTER) und drei neue Bodendatensätze (FAOn, Soilgrid und HWSD) für die Verwendung im Präprozess von REMO aufbereitet und miteinander sowie mit den bisher in REMO verwendeten Daten verglichen. Auf Grundlage dieser Vergleichsstudien schieden bei den Topographiedaten die verwendeten Datensatz-Versionen von SRTM, ALOS und TANDEM für die in dieser Arbeit durchgeführten REMO-Läufe aus. Bei den neuen Bodendatensätzen wurde ausgenutzt, dass diese verschiedenen Bodeneigenschaften für unterschiedliche Tiefen als Karten zur Verfügung stellen. In REMO wurden bisher alle benötigten Bodenparameter abhängig von fünf verschiedenen Bodentexturklassen und einer zusätzlichen Torfklasse ausgewiesen und als konstant über die gesamte Modellbodensäule (bis ca. 10m) angenommen. Im zweiten Teil wurden auf Basis der im ersten Teil ausgewählten neuen Datensätze und den neu verfügbaren Bodenvariablen verschiedene Sensitivitätsstudien über das Beispieljahr 2000 durchgeführt. Dabei wurden verschiedene neue Parametrisierungen für die bisher aus der Textur abgeleiteten Bodenvariablen und die Parametrisierung von weiteren hydrologischen und thermalen Bodeneigenschaften verglichen. Ferner wurde aufgrund der neuen nicht über die Tiefe konstanten Bodeneigenschaften eine neue numerische Methode zur Berechnung der Bodentemperaturen der fünf Schichten in REMO getestet, welche wiederum andere Anpassungen erforderte. Der Test und die Auswahl der verschiedenen Datensatz- und Parametrisierungsversionen auf die Modellperformanz wurde in drei Experimentpläne unterteilt. Im ersten Plan wurden die Auswirkungen der ausgewählten Topographie- und Bodendatensätze überprüft. Der zweite Plan behandelte die Unterschiede der verschiedenen Parametrisierungsarten der Bodenvariablen hinsichtlich der verwendeten Variablen zur Berechnung der Bodeneigenschaften, der über die Tiefe variablen oder konstanten Eigenschaften und der verwendeten Berechnungsmethode der Bodentemperaturänderungen. Durch die Erkenntnisse aus diesen beiden Experimentplänen, die für beide Untersuchungsgebiete durchgeführt wurden, ergaben sich im dritten Plan weitere Parametrisierungsänderungen. Alle Änderungen dieses dritten Experimentplans wurden sukzessiv getestet, sodass der paarweise Vergleich von zwei aufeinanderfolgenden Modellläufen die Auswirkungen der Neuerung im jeweils zweiten Lauf widerspiegelt. Der letzte Teil der Arbeit bestand aus der Analyse von fünf längeren Modellläufen (2000-2018), die zur Überprüfung der Ergebnisse aus den Sensitivitätsstudien sowie zur Einschätzung der Performanz in weiteren teilweise extremen atmosphärischen Bedingungen durchgeführt wurden. Hierfür wurden die bisherige Modellversion von REMO (id01) für die beiden Untersuchungsgebiete EUR-44 und GER-11 als Referenzläufe, zwei aufgrund der Vergleichsergebnisse von Experimentplan 3 selektierte Modellversionen (id06 und id15a für GER-11) sowie die finale Version (id18a für GER-11), die alle vorgenommenen Änderungen dieser Arbeit enthält, ausgewählt. Es stellte sich heraus, dass sowohl die neuen Topographiedaten als auch die neuen Bodendaten große Differenzen zu den bisherigen Daten in REMO haben. Zudem änderten sich die von diesen konstanten Eingangsdaten abgeleiteten Hilfsvariablen je nach verwendeter Parametrisierung sehr deutlich. Dies war besonders gut anhand der Bodenparameter zu erkennen. Sowohl die räumliche Verteilung als auch der Wertebereich der verschiedenen Modellversionen unterschieden sich stark. Eine Einschätzung der Qualität der resultierenden Parameter wurde jedoch dadurch erschwert, dass auch die verschiedenen zur Validierung herangezogenen Bodendatensätze für diese Parameter deutlich voneinander abweichen. Die finale Modellversion id18a ähnelte trotz der umfassenden Änderungen in den meisten Variablen den Ergebnissen der bisherigen REMO-Version. Je nach zeitlicher und räumlicher Aggregation sowie unterschiedlichen Regionen und Jahreszeiten wurden leichte Verbesserungen, aber auch leichte Verschlechterungen im Vergleich zu den klimatologischen Validationsdaten festgestellt. Größere Veränderungen im Vergleich zur bisherigen Modellversion konnten in den tieferen Bodenschichten aufgezeigt werden, welche allerdings aufgrund von fehlenden Validationsdaten nicht beurteilt werden konnten. Für alle 2m-Temperaturen konnte eine tendenzielle leichte Erwärmung im Vergleich zum bisherigen Modelllauf beobachtet werden, was sich einerseits negativ auf die ohnehin durchschnittlich zu hohe Minimumtemperatur, aber andererseits positiv auf die bisher zu niedrige Maximumtemperatur des Modells in den betrachteten Gebieten auswirkte. Im Niederschlagssignal und in den 10m-Windvariablen konnten keine signifikanten Änderungen nachgewiesen werden, obwohl die neue Topographie an manchen Stellen im Modellgebiet deutlich von der bisherigen abweicht. Des Weiteren variierte das Ranking der verschiedenen Modellversionen jeweils nach dem angewendeten Qualitätsindex. Um diese Ergebnisse besser einordnen zu können, muss berücksichtigt werden, dass die neuen Daten für Modellgebiete mit 50 bzw. 12km räumlicher Auflösung und der damit verbundenen hydrostatischen Modellversion getestet wurden. Zudem sind vor allem in Fall der Topographie die bisher enthaltenen GTOPO-Daten (1km Auflösung) für die Aggregation auf diese gröbere Modellauflösung geeignet. Die bisherigen Bodendaten stoßen jedoch mit 50km Auflösung bereits an ihre Grenzen. Zusätzlich ist zu beachten, dass nicht nur die Mittelwerte dieser Daten, sondern auch deren Subgrid-Variabilität als Variablen im Modell für verschiedene Parametrisierungen verwendet werden. Daher ist es essentiell, dass die Eingangsdaten eine deutlich höhere Auflösung bereitstellen als die zur Modellierung definierte Auflösung. Für lokale Klimasimulationen mit Auflösungen im niedrigen Kilometerbereich spielen auch die Vertikalbewegungen (nicht-hydrostatische Modellversion) eine wichtige Rolle, die stark von der Topographie sowie deren horizontaler und vertikaler Änderungsrate beeinflusst werden, was die in dieser Arbeit eingebauten wesentlich höher aufgelösten Daten für die zukünftige Weiterentwicklung von REMO wertvoll machen kann. / The main aim of this work was to find new input data sets for the land surface description of the regional climate model REMO and to integrate them into the model in order to improve the predictive quality of the model. The new data sets have been incorporated into the model in such a way that the previous data are still available as an option for the model run. This allows to check whether and to what extent the boundary data required by each climate model have an impact on the model results. In this study comparisons of many different data sets and methods for generating new parameters are included. In addition to replacing the constant input values for different surface parameters and the associated changes, changes were also made for the parameterization of the soil, especially with regard to the soil temperatures in REMO. The effects of different changes which were made in this study were analysed for the CORDEX region EUR-44 with a resolution of 50km and for a newly defined German area GER-11 with a resolution of 12km. All changes were validated with different observational data sets. The work process was divided into three main parts. The first part was independent of the actual climate model and included the comparison of different input data sets at different resolutions and their performance in all parts of the world. Taking into account factors such as global availability of the data, improved spatial resolution and free use of the data, as well as various validation results from other studies, four new topography data sets (SRTM, ALOS, TANDEM and ASTER) and three new soil data sets (FAOn, Soilgrid and HWSD) were processed for the usage by REMO and compared with each other and with the data sets previously used in REMO. Based on these comparative studies of the topographical data sets the SRTM, ALOS and TANDEM data set versions were excluded from the further usage in REMO in this study. For the new soil data sets the fact that they provide different soil properties for different depths as maps has been taken advantage of. In the previous REMO versions, all required soil parameters so far have been determined depending on five different soil texture classes with an additional peat class and assumed to be constant over the entire model soil column (up to approximately 10m). In the second part, several sensitivity studies were tested for the year 2000 based on the new data sets selected in the first part of the analysis and on the new available soil variables. Different new parameterizations for soil variables previously derived from the soil texture now based on the sand, clay and organic content of the soil as well as new parameterizations of further hydrological and thermal properties of soil were compared. In addition, due to the new non-constant soil properties, a new numerical method for calculating the soil temperatures of the five layers in the model was tested, which in turn necessitated further adjustments. The testing and selection of the different data sets and parameterization versions for the model according to performance was divided into three experimental plans. In the first plan, the effects of the selected topography and soil data sets were examined. The second plan dealt with the differences between the different types of parameterization of the soil variables in terms of the variables used to calculate the properties, the properties variable or constant over depth, and the method used to calculate the changes in soil temperature. The findings of these two experimental plans, which were carried out for both study areas, led to further parameterization changes in the third plan. All changes in this third experimental plan were tested successively, so the pairwise comparison of two consecutive model runs reflects the impact of the innovation in the second run. The final part of the analysis consists of five longer model runs (2000-2018), which were carried out to review the results of the sensitivity studies and to assess the performance under other, sometimes extreme, atmospheric conditions. For this purpose, the previous model version of REMO (id01) for the two study areas (EUR-44 and GER-11) served as reference runs. Two new model versions (GER-11 of id06 and id15a) were selected on the basis of the comparison results of the third experimental plan and the final version (GER-11 of id18a) which contains all changes made in this work was also chosen for a detailed analysis. Taken together the results show that both the new topography data and the new soil data differ crucially from the previous data sets in REMO. In addition, the auxiliary variables derived from these constant input data change significantly depending on the parameterization used, especially for the soil parameters. Both the spatial distribution and the range of values of the different model versions differ greatly. However, a quality assessment of the parameterization is difficult because different soil data sets used for the validation of the parameters also differ significantly. The final model version (id18a) is similar to the results of the previous REMO version in most variables, despite the extensive changes of the input data and parametrizations. Depending on temporal and spatial aggregation as well as different regions and seasons, slight improvements have been observed, but also slight deterioration compared to the climatological validation data. In the deeper soil layers larger changes could be identified compared to the previous model version, which could not be assessed due to a lack of validation data. Overall, there was also a slight warming of all 2m temperatures compared to the previous model run, which on the one hand has a negative effect on the already too high minimum temperature, but on the other hand has a positive effect on the previously too low maximum temperature of the model in the study areas. No significant changes could be detected in the precipitation signal and in the 10m wind variables, although the new topography differs significantly from the previous topography at some points in the test area. Furthermore, the ranking of the different model versions varied according to the quality index applied. To evaluate the results it has to be considered that the new data were tested for model regions with 50 and 12km spatial resolution and the associated hydrostatic model version. The so far already included data are suitable for aggregation to this coarser model resolution, especially in the case of topography (GTOPO with 1km resolution). However, the previous soil data already reach their limits with 50km resolution. In addition, it should be noted that not only the mean values of these data, but also their subgrid variability are used as variables in the model for different parameterizations. Therefore, it is essential that the input data provide a significantly higher resolution than the resolution defined for modeling. Vertical fluxes (non-hydrostatic model version) play an important role in local climate simulations with resolutions in the low kilometre range, which are strongly influenced by the topography and its horizontal and vertical change rate, which may make the much higher resolution data incorporated in this work valuable for the future development of REMO.

In dieser Arbeit wurde die Variabilität der Atmosphäre in einem neuen gekoppelten Klimamodell (ECHO-GiSP) untersucht, welches eine vereinfachte Stratosphärenchemie (bis 80 km Höhe) enthält. Es wurden 2 Simulationen über 150 Jahre durchgeführt. In einer der Simulationen wurde die atmosphärische Chemie modelliert, hatte aber keinen Einfluß auf die Dynamik des Klimamodelles. In der zweiten Simulation wurde hingegen die Wirkung der Chemie auf die Klimadynamik explizit berücksichtigt, die über die Strahlungsbilanz des Modelles erfolgt. Dies ist die erste Langzeitsimulation mit einem voll gekoppelten globalen Klimamodell mit interaktiver Chemie. Die Simulation mit rückgekoppelter Chemie zeigt eine Abschwächung des atmosphärischen Variabilitätsmusters der Arktischen Oszillation (AO). Zudem kommt es in der Troposphäre zu einer Reduzierung der mittleren Windgeschwindigkeiten der gemäßigten Breiten aufgrund verringerter Temperaturgegensätze zwischen den Tropen und den Polargebieten. Auch in der Stratosphäre ergibt sich eine Abschwächung und Erwärmung des Polarwirbels. Diese Auswirkungen der Kopplung zwischen der atmosphärischen Chemie und der Dynamik des Klimamodelles sind eine wichtige Erkenntnis, da in früheren Klimasimulationen die Variabilität der AO oft zu stark ausgeprägt war. In der Stratosphäre reduziert sich infolge des abgeschwächten Polarwirbels auch die großräumige Zirkulation zwischen den beiden Hemisphären der Erde. In der Troposphäre werden hingegen die allgemeine Zirkulation, und damit auch die subtropischen Strahlströme des Windes verstärkt. Zudem kommt es in den Tropen zu Temperaturänderungen durch stratosphärische Ozonschwankungen in Abhängigkeit von der AO. Allgemein verändert sich die Kopplung zwischen Troposphäre und Stratosphäre, einschließlich des durch die Anregung von langen atmosphärischen Wellen erfolgenden vertikalen Energieübertrages aus der Troposphäre in die Stratosphäre. / In this work the atmospheric variability in a new coupled climate model (ECHO-GiSP) was analyzed, which includes a simplified stratospheric chemistry (up to 80 km height). Two simulations of 150 years were performed. In one of those simulations the atmospheric chemistry was modeled without having any influence back on the model dynamics. In the second simulation the impact of the chemistry on climate dynamics, taking place via the models radiation balance, was explicitly recognized. This is the first long term simulation using a fully coupled global climate model with interactive chemistry. The simulation with interactive chemistry shows a weakening of the Arctic Oscillation (AO) pattern of atmospheric variability. At the same time there is a reduction of the mean wind speeds in middle latitudes in the troposphere, which is caused by weaker temperature gradients between the tropics and the polar regions. Also, in the stratosphere a weakening and warming of the polar vortex is obvious. These effects of the coupling between atmospheric chemistry and the dynamics of the climate model are an important result, since in earlier climate simulations the variability of the AO often was overestimated. Due to the weakened polar vortex in the stratosphere also the large scale interhemispheric mean circulation is reduced. On the other hand, the tropospheric meridional mean circulation, and thus also the subtropical jetstreams of the zonal wind are enhanced. Furthermore there are tropical temperature variations in the troposphere and lower stratosphere, which are induced by stratospheric ozone variations associated to the phase of the AO. Generally, the coupling between tropo- and stratosphere is changed, which includes the vertical energy and momentum transfer by ascending planetary waves from the troposphere to the stratosphere.

In dieser Arbeit wird das regionale Klimamodell HIRHAM mit einer horizontalen Auflösung von 50 km und 19 vertikalen Schichten erstmals auf den asiatischen Kontinent angewendet, um die indische Monsunzirkulation unter rezenten und paläoklimatischen Bedingungen zu simulieren. Das Integrationsgebiet des Modells erstreckt sich von etwa 0ºN - 50ºN und 42ºE - 110ºE und bedeckt dabei sowohl die hohe Topographie des Himalajas und Tibet Plateaus als auch den nördlichen Indischen Ozean. Das Ziel besteht in der Beschreibung der regionalen Kopplung zwischen der Monsunzirkulation und den orographischen sowie diabatischen Antriebsmechanismen. Eine 44-jährige Modellsimulation von 1958-2001, die am seitlichen und unteren Rand von ECMWF Reanalysen (ERA40) angetrieben wird, bildet die Grundlage für die Validierung der Modellergebnisse mit Beobachtungen auf der Basis von Stations- und Gitterdatensätzen. Der Fokus liegt dabei auf der atmosphärischen Zirkulation, der Temperatur und dem Niederschlag im Sommer- und Wintermonsun, wobei die Qualität des Modells sowohl in Bezug zur langfristigen und dekadischen Klimatologie als auch zur interannuellen Variabilität evaluiert wird. Im Zusammenhang mit einer realistischen Reproduktion der Modelltopographie kann für die Muster der Zirkulation und Temperatur eine gute Übereinstimmung zwischen Modell und Daten nachgewiesen werden. Der simulierte Niederschlag zeigt eine bessere Übereinstimmung mit einem hoch aufgelösten Gitterdatensatz über der Landoberfläche Zentralindiens und in den Hochgebirgsregionen, der den Vorteil des Regionalmodells gegenüber der antreibenden Reanalyse hervorhebt. In verschiedenen Fall- und Sensitivitätsstudien werden die wesentlichen Antriebsfaktoren des indischen Monsuns (Meeresoberflächentemperaturen, Stärke des winterlichen Sibirischen Hochs und Anomalien der Bodenfeuchte) untersucht. Die Ergebnisse machen deutlich, dass die Simulation dieser Mechanismen auch mit einem Regionalmodell sehr schwierig ist, da die Komplexität des Monsunsystems hochgradig nichtlinear ist und die vor allem subgridskalig wirkenden Prozesse im Modell noch nicht ausreichend parametrisiert und verstanden sind. Ein paläoklimatisches Experiment für eine 44-jährige Zeitscheibe im mittleren Holozän (etwa 6000 Jahre vor heute), die am Rand von einer globalen ECHAM5 Simulation angetrieben wird, zeigt markante Veränderungen in der Intensität des Monsuns durch die unterschiedliche solare Einstrahlung, die wiederum Einflüsse auf die SST, die Zirkulation und damit auf die Niederschlagsmuster hat. / In this study the regional climate model HIRHAM with a horizontal resolution of 50 km and 19 vertical levels is applied over the Asian continent to simulate the Indian monsoon circulation under present-day and past conditions. The integration domain extends from 0ºN - 50ºN and 42ºE - 110ºE and covers the high topography of Himalayas and Tibetan Plateau as well as the northern Indian Ocean. The main objective is the description of the regional coupling between monsoon circulation and orographic as well as thermal driving mechanisms of monsoon. A 44-years long simulation from 1958-2001, driven at the lateral and lower boundaries by European reanalysis (ERA40), is the basis for the validation of model results with observations based on station and gridded data sets. The focus is on the the long-term and decadal summer and winter monsoon climatology and its variability concerning atmospheric circulation, temperature and precipitation. The results successfully reproduce the observations due to a realistic simulation of topographic features. The simulated precipitation shows a better agreement with a high-resolution gridded data set over the central land areas of India and in the higher elevated Tibetan and Himalayan regions than ERA40. In different case and sensitivity studies the main driving mechanisms of the Indian monsoon (Sea Surface Temperatures, strength of the Siberian High in winter and soil moisture anomalies) are investigated. The results show, that the simulation of these mechanisms with a regional climate model is also difficult related to the complex non linear monsoon system and the small-scale processes, which are not just sufficiently parameterized and understood in the model. A paleoclimatic experiment for a 44-years long time slice in mid-holocene (6000 years before present), which is driven by a global ECHAM5 simulation, shows significant changes in the monsoon intensity due to the different solar forcing, which influences the SST, the circulation and the precipitation.

The influence of anthropogenic emissions on aerosol distributions and the hydrological cycle are examined with a focus on monsoon precipitation over the Indian subcontinent, during January 2001 to December 2005, using the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts-Hamburg (ECHAM5.5) general circulation model extended by the Hamburg Aerosol Module (HAM). The seasonal variability of aerosol optical depth (AOD) retrieved from the MODerate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) on board the Terra and Aqua satellite is broadly well simulated (R 0.6–0.85) by the model. The spatial distribution and seasonal cycle of the precipitation observed over the Indian region are reasonably well simulated (R 0.5 to 0.8) by the model, while in terms of absolute magnitude, the model underestimates precipitation, in particular in the south-west (SW) monsoon season. The model simulates significant anthropogenic aerosol-induced changes in clear-sky net surface solar radiation (dimming greater than -7 W m-2), which agrees well with the observed trends over the Indian region. A statistically significant decreasing precipitation trend is simulated only for the SWmonsoon season over the central-north Indian region, which is consistent with the observed seasonal trend over the Indian region. In the model, this decrease results from a reduction in convective precipitation, where there is an increase in stratiform cloud droplet number concentration (CDNC) and solar dimming that resulted from increased stability and reduced evaporation. Similarities in spatial patterns suggest that surface cooling, mainly by the aerosol indirect effect, is responsible for this reduction in convective activity. When changes in large-scale dynamics are allowed by slightly disturbing the initial state of the atmosphere, aerosol absorption in addition leads to a further stabilization of the lower troposphere, further reducing convective precipitation.

This study explores the viability of parameter estimation in the comprehensive general circulation model ECHAM6 using ensemble Kalman filter data assimilation techniques. Four closure parameters of the cumulus-convection scheme are estimated using increasingly less idealized scenarios ranging from perfect-model experiments to the assimilation of conventional observations. Updated parameter values from experiments with real observations are used to assess the error of the model state on short 6 h forecasts and on climatological timescales. All parameters converge to their default values in single parameter perfect-model experiments. Estimating parameters simultaneously has a neutral effect on the success of the parameter estimation, but applying an imperfect model deteriorates the assimilation performance. With real observations, single parameter estimation generates the default parameter value in one case, converges to different parameter values in two cases, and diverges in the fourth case. The implementation of the two converging parameters influences the model state: Although the estimated parameter values lead to an overall error reduction on short timescales, the error of the model state increases on climatological timescales.

The influence of anthropogenic emissions on aerosol distributions and the hydrological cycle are examined with a focus on monsoon precipitation over the Indian subcontinent, during January 2001 to December 2005, using the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts-Hamburg (ECHAM5.5) general circulation model extended by the Hamburg Aerosol Module (HAM). The seasonal variability of aerosol optical depth (AOD) retrieved from the MODerate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) on board the Terra and Aqua satellite is broadly well simulated (R 0.6–0.85) by the model. The spatial distribution and seasonal cycle of the precipitation observed over the Indian region are reasonably well simulated (R 0.5 to 0.8) by the model, while in terms of absolute magnitude, the model underestimates precipitation, in particular in the south-west (SW) monsoon season. The model simulates significant anthropogenic aerosol-induced changes in clear-sky net surface solar radiation (dimming greater than -7 W m-2), which agrees well with the observed trends over the Indian region. A statistically significant decreasing precipitation trend is simulated only for the SWmonsoon season over the central-north Indian region, which is consistent with the observed seasonal trend over the Indian region. In the model, this decrease results from a reduction in convective precipitation, where there is an increase in stratiform cloud droplet number concentration (CDNC) and solar dimming that resulted from increased stability and reduced evaporation. Similarities in spatial patterns suggest that surface cooling, mainly by the aerosol indirect effect, is responsible for this reduction in convective activity. When changes in large-scale dynamics are allowed by slightly disturbing the initial state of the atmosphere, aerosol absorption in addition leads to a further stabilization of the lower troposphere, further reducing convective precipitation.

This study explores the viability of parameter estimation in the comprehensive general circulation model ECHAM6 using ensemble Kalman filter data assimilation techniques. Four closure parameters of the cumulus-convection scheme are estimated using increasingly less idealized scenarios ranging from perfect-model experiments to the assimilation of conventional observations. Updated parameter values from experiments with real observations are used to assess the error of the model state on short 6 h forecasts and on climatological timescales. All parameters converge to their default values in single parameter perfect-model experiments. Estimating parameters simultaneously has a neutral effect on the success of the parameter estimation, but applying an imperfect model deteriorates the assimilation performance. With real observations, single parameter estimation generates the default parameter value in one case, converges to different parameter values in two cases, and diverges in the fourth case. The implementation of the two converging parameters influences the model state: Although the estimated parameter values lead to an overall error reduction on short timescales, the error of the model state increases on climatological timescales.

WEREX ist die auf den Freistaat Sachsen adaptierte Version des statistischen Regionalisierungsverfahrens WETTREG zur Erzeugung von regionalen Klimaprojektionen bis zum Ende des 21. Jahrhunderts. Mit diesem Vorhaben erfolgte eine Weiterentwicklung zur Version WEREX-VI. Das Ensemble umfasst die Szenarienfamilien RCP (2.6 | 4.5 | 8.5) und SRES (A1B) und besteht aus stationsbezogenen Zeitreihen mit Tageswerten für Klimaelemente im Zeitraum 1951 bis 2100 für das Gebiet des Freistaates Sachsen, einschließlich Randstreifen (inklusive Polen, Tschechien). Die Veröffentlichung dokumentiert das WEREX-VI-Ensemble und richtet sich an Klima- und Klimafolgenforscher. Redaktionsschluss: 03.02.2020

Validation of the Regional Climate Model HIRHAM with measurements, especially from radiosondes and GPS-signal-retrieval. Analysis of synoptical structures in Antarctica and comparison of the precipitation in different phases of the Antarctic Oscillation.

Validation of the Regional Climate Model HIRHAM with measurements, especially from radiosondes and GPS-signal-retrieval. Analysis of synoptical structures in Antarctica and comparison of the precipitation in different phases of the Antarctic Oscillation.