EC-EARTH, 15 March 2007 EC-EARTH Europees en Nederlands (?) aardsysteem model Informatie, Inventarisatie, Implementatie Motivatie Doelen en opzet Resultaten huidige configuratie Discussie: Samenwerking Partners-KNMI

EC-EARTH, 15 March 2007 Atmosfeer-onderzoek: Fysisch: Frank Selten, Rein Haarsma, Gerrit Burgers, Pier Siebesma, Reinout Boers, Geert Jan Roelofs Chemisch: Peter v Velthoven, Twan van Noije, Sander Houweling, Martijn Schaap, Bram Bregman Oceaan-onderzoek: Fysisch: Will de Ruijter, Peter Jan v Leeuwen, Henk Dijkstra Biogeochemisch/ecosysteem: Jack Middelburg, Jacqueline Stefels Land-onderzoek: Fysisch: Mark Bierkens, Bart vd Hurk Biogeochemisch/ecosysteem: Laurens Ganzeveld, Han Dolman, Michiel vd Moolen Integrerend: Paleo: Hans Renssen Scenario’s: Tom Kram Impact: Pier Vellinga, Ronald Hutjes

EC-EARTH, 15 March 2007 Motivatie: Mondiale Klimaat Scenario’s

EC-EARTH, 15 March 2007 Motivatie: Kwantificeren Onzekerheid Kansverdeling augustustemperaturen in ensemble klimaatintegraties 1/10 jaar warm extreem gemiddelde Kansverdeling schuift op naar warmere temperaturen en verbreedt

EC-EARTH, 15 March 2007 Motivatie: Fysische Terugkoppelingen

EC-EARTH, 15 March 2007 Motivatie: Aardsysteem Terugkoppelingen

EC-EARTH, 15 March 2007 Motivatie: Regionale Toepassingen Anomalous z500 July 2006

EC-EARTH, 15 March 2007 Wat willen we? Mondiale klimaatverandering en variabiliteit in langjarige integraties Exploreer interjaarlijkse tot multi-decadale voorspelbaarheid Bestudeer terugkoppelingen in het aardsysteem Model voor analyse van mitigatie-strategieen (bijv. Invloed van emissies beperkingen op klimaatverandering) Mondiale klimaatscenario’s (als randvoorwaarde) voor regionale klimaatscenarios tbv ontwikkeling adaptatie strategieen (bijv. invloed klimaatverandering op lokale extremen). Motivatie voor een compleet Aardsysteem model en een “seamless prediction strategy”

EC-EARTH, 15 March 2007 Ontwikkel een mondiaal Aardsysteem model bestaand uit: “state-of-the-art” atmosferisch algemeen circulatie model, “state-of-the-art” oceaan algemeen circulatie model, zeeijsmodel, landmodel en atmosferisch chemie model In een later stadium modules voor mariene en terrestische biogeochemische cycli Waarom een nieuw model en ECMWF als partner? Gebruik van weermodellen en technieken voor klimaatstudies (bijv. ensemble technieken, nieuwe parameterizaties) Integraties vanuit unieke begintoestand (IPCC runs zijn te generiek) KNMI’s regionale model RACMO heeft ECMWF straling en wolkenmodules Gezamelijke modelarchitectuur binnen KNMI, ECMWF en haar lidstaten Delen expertise met binnen KNMI en met Europese partners DOEL

EC-EARTH, 15 March 2007 OASIS2 Atmosphere: IFS Ocean: HOPE Today: System 3 OASIS4 Atmosphere: IFS Ocean: OPA 2007: System 4 OASIS4 Atmosphere: IFS Ocean: OPA Sea-ice Land: IFS H-tessel Chemistry: TM5 Vegetation EC-EARTH

EC-EARTH, 15 March 2007 Ontwikkeling EC-EARTH In fase met ECMWF cycles van het Seasonal Forecast System System 4 IFS-atm-OPA EC-EARTH System 4 ~ 3 years

EC-EARTH, 15 March *Planning *Use atmosphere stand-alone *Use ocean stand-alone *Testing chemistry coupling to atmosphere *Planning and Memorandum of Understanding for partners *Coupling atmosphere and ocean (IFS-OPA) *Use atmosphere and slab ocean *Demonstration IFS-chemistry coupling *Develop stripped code (ie no data assimilation, climate mode) *Test atmosphere-ocean (IFS-OPA) *Implement new components (land, sea-ice, others?) *Optimalization IFS-OPA-seaice-land (EC-EARTH) *Demonstration EC-EARTH *Start climate scenario’s with full EC-EARTH system Tentative time schedule of EC-EARTH development (science projects in phase with development)

EC-EARTH, 15 March 2007 Europese partners in het project: Portugal IM (P. Viterbo, de Miranda) Italy CNR/ICTP (S. Corti, F. Kucharski) DenmarkDMI (S. Yang) Ireland MetEire (T. Semmler)/UDub (P. Lynch) Sweden SMHI/Rossby Centre (K. Wyser, M. Rummukainen) Netherlands KNMI (W. Hazeleger, P. v. Velthoven) Switzerland Meteo Swiss (C. Appenzeller, M Liniger)/ETH (Lohmann) Spain INM (B. Orfilla)/LRC-IC3 (Rodo) NorwayNMI (R. Benestadt) BelgiumKMI (S. Vannitsem) UKNAC (J. Slingo) ECMWF (T. Palmer, F. Molteni) + shown interest by national institutes and universities

EC-EARTH, 15 March 2007 EC-EARTH en KNMI Mondiaal Klimaat: Coordinatie, modelontwikkeling, atmosphere-only, ocean-only, koppeling ocean-atmosphere-sea ice. Grootschalige circulatie en variabiliteit, mondiale scenario’s. (Hazeleger, Selten, vd Hurk, Haarsma, Sterl, Severijns, Wang) Chemie en Klimaat: Koppeling met TM5 (Velthoven, vacature) Regionaal Klimaat: Fysische processen, downscaling met RACMO (Siebesma, Lenderink, vacature) Algemeen: KNMI-ondersteuning op het ECMWF voor EC-EARTH

EC-EARTH, 15 March 2007 Wat kan het KNMI al? ECMWF-IFS T95 atmosfeer runs met voorgeschreven oceaan voor huidig en toekomst klimaat (10 jaar runs) Gevoeligheids runs voor cloud feed back studies, bodem – atmosfeer feed backs en voor analyse storm tracks OPA 0.25 o mondiale oceaan runs met voorgeschreven atmosfeer ( ) Koppeling ECMWF-IFS en TM5 (off line)

EC-EARTH, 15 March 2007 Wat gaat het KNMI doen in 2007? IFS atmosfeer model koppelen met een slab ocean Volledige gekoppelde IFS – OPA in gebruik nemen (mei 2007 gereed) Online koppeling IFS en TM5 TESSEL landmodule vervangen door H-TESSEL Aanpassing IFS om flexibeler als klimaatmodel te gebruiken Wat gaat het KNMI niet doen? Biogeochemie ontwikkelen Koppelen met effecten modellen

EC-EARTH, 15 March 2007 Recommendations Biogeochemical Cycles and Climate workshop (KNAW, December 2006)

EC-EARTH, 15 March 2007 Discussie: Is een nationaal state-of-the-art mondiaal aardsysteem model wenselijk? Zo ja, wat houdt dat eigenlijk in? Welke componenten van het aardsysteem zou u online gekoppeld willen zien worden? Waar zitten de grootste onzekerheden? Waar zitten de grootste wetenschappelijke uitdagingen? Welke resolutie en welke tijdspanne moet het model aan kunnen?

EC-EARTH, 15 March 2007 Discussie: Wilt u het model zelf kunnen runnen of laat u dat liever aan het KNMI over? Bent u geinteresseerd in de modelresultaten of ook in nieuwe ontwikkeling? Aan welke componenten zou u willen werken? Zo ja, hoe zal dat in de praktijk gebeuren (bilateraal, detachering, projecten aanvragen, nationaal programma, werkgroepen etc.)?

EC-EARTH, 15 March 2007 Seaice EC-EARTH Atmosphere: IFS Ocean: OPA Vegetation Land: IFS H-tessel Chemistry: TM5 Voorstel: nationale werkgroepen Werkgroep atmosferische fysica Werkgroep oceaan en zeeijs (+biogeochemie) Werkgroep land, hydrologie (+biogeochemie) Werkgroep atm. chemie en aerosolen Werkgroep software engineering Werkgroep scenario’s en impact

EC-EARTH, 15 March 2007 Voorstel voor implementatie: Werkgroep maakt eigen werkplan en planning Werkgroep werkt samen aan verbetering van componenten van het model Werkgroep gebruikt model of componenten voor eigen onderzoek. Werkgroep zoekt gezamelijk financiering voor projecten Elke werkgroep eigen “hoek” in de WIKI pagina Afstemming werkgroepen via voorzitters in een stuurgroep

EC-EARTH, 15 March 2007 Vrije Universtiteit Amsterdam Currently user of ECBILT-CLIO intermediate complexity model Interest in improving physics and time-slice experiments * dynamic global vegetation models and ecohydrology: contribute to ECEarth by assessing the potential of different DVGMs for implementation and implement these with a view to execute joint feedback studies on the interaction of the carbon/nitrogen cycles with climate, hydrology and vegetation. * methane emissions from wetlands: incorporate methane fluxes in ECEarth land module, as part of the DVGM * forest fires and the emission of greenhouse gasses: fire module for use in the ECEarth DGVM * global surface hydrology: surface hydrology that accounts for river routing, ground water storage and wetland (extent). At a later stage this may include irrigation * Permafrost: frozen soil processes in land-surface component

EC-EARTH, 15 March 2007

mondiaal klimaat model regionaal klimaat model Klimaatfaciliteit projecten onderzoek& ontwikkeling support: design/ afstemming technish data: nabewerking scenario constructie Effect-modellen 6 fte aangevraagd: 1 projectleider 2 technisch support 3 nabewerking

EC-EARTH, 15 March 2007 Klimaatinformatie wordt deel van kosten-baten-analyses

EC-EARTH, 15 March 2007 Mondiaal gemiddelde temperatuurstijging in IPCC modellen dTatm % 10% 90%

EC-EARTH, 15 March 2007 Aantal stormen in gematigde breedten gaat omhoog met horizontale resolutie AnalysisT L 95L91 T L 511L91