Klimamodelle und Klimasimulationen

Diese mathematisch orientierte Einführung in typische Klimamodelle stellt anhand konkreter Modelle den Prozess von der Modellbildung über die mathematische Analyse bis zur konkreten Umsetzung am Rechner in den Mittelpunkt. Dabei werden auch die zur Simulation wichtigen Bereiche der Mathematik und Informatik wie Konvergenz von Algorithmen und Umgang mit hochdimensionalen Problemen behandelt. Viel Wert wird auf eine verständliche Erklärung der Grundprinzipien der Modellbildung gelegt, sowie im Weiteren auf Entwicklung und Umsetzung von Algorithmen.

Der eingängige Zugang zur mathematischen Klimamodellierung ermöglicht es Anwendern aus den Geowissenschaften wie auch Mathematikern, eigene Software zu entwickeln und vorhandene Software anzupassen.

Dieses Lehrbuch behandelt detailliert die Mathematik und Informatik von Klimasimulationen Am Beispiel typischer Klimamodelle wird der Prozess von der Modellbildung bis zur konkreten Umsetzung am Rechner untersucht Studierende lernen, Simulationssoftware anzupassen und sogar selbst zu entwickeln Includes supplementary material: sn.pub/extras

Autorentext

Prof. Dr. Thomas Slawig leitet die AG Algorithmische Optimale Steuerung an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel.

Inhalt
Klimasystem und Klimamodelle.- Ein nulldimensionales Energiebilanzmodell.- Anfangswertprobleme und analytische Lösungsverfahren.- Umformulierung und Vereinfachung von Modellen.- Numerische Lösung eines Anfangswertproblems.- Ein Boxmodell des Nordatlantikstroms.- Stationäre Zustände.- Ein Boxmodell des globalen Kohlenstoffkreislaufs.- Das Lorenz-Modell.- Stabilität exakter Lösungen von Differentialgleichungen.- Verfahren höherer Ordnung für Anfangswertprobleme.- Transportmodelle.- Diskretisierung im Ort.- Explizite und implizite Zeitdiskretisierung.- Ökosystemmodelle.- Atmosphären- und Ozeanströmungen.- Anhang.- Literaturverzeichnis.- Sachverzeichnis.