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

Der verständliche Zugang zur mathematischen Klimamodellierung ermöglicht es Anwendern aus den Geowissenschaften wie auch Mathematikern, eigene Software zu entwickeln bzw. vorhandene Software gezielter zu verwenden und gegebenenfalls anzupassen.

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.

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.