Miriam Tivig | Deutscher Wetterdienst (original) (raw)
Papers by Miriam Tivig
The DWD climate predictions website www.dwd.de/climatepredictions presents different climate pred... more The DWD climate predictions website www.dwd.de/climatepredictions presents different climate predictions on a common website to support decision-making processes on different time scales: post-processed subseasonal prediction products derived from the IFS forecasts provided by ECMWF for the coming weeks and operational seasonal and decadal predictions of the German climate prediction system for the coming months and years. The user-oriented evaluation and design of this climate service was developed in cooperation with users from various sectors (e.g. water, energy, agriculture or forestry) and is consistent across all time scales. The website offers maps, time series and tables of ensemble mean and probabilistic predictions in combination with their skill. The products are displayed for weekly, 3-month as well as 1- and 5-year temperature means and precipitation sums for different regions (world, Europe, Germany, German regions). For Germany, the statistical downscaling EPISODES is...
<p>Germany's National Meteorological Service, Deutscher Wetterdienst (DWD), is ... more <p>Germany's National Meteorological Service, Deutscher Wetterdienst (DWD), is working on an operational seamless climate prediction approach: What started in 2016 with operational seasonal climate predictions, was later complemented with decadal climate predictions. Since 2022, DWD publishes decadal, seasonal, and subseasonal climate predictions on one single, comprehensive climate prediction website www.dwd.de/climatepredictions [1].</p> <p>While global simulations of decadal and seasonal predictions are produced by DWD&#8217;s climate prediction systems, global subseasonal predictions are retrieved from the European Centre of Medium-Range Weather Forecast (ECMWF). The next step in the operational processing chain is the empirical-statistical downscaling EPISODES [2], which results in high-resolution climate predictions (approx. 5&#160;km) for Germany.</p> <p>Both global and regional climate predictions are evaluated using the Meteorological Analyzation and Visualization System MAVIS, a fork of the FREVA system (Free Evaluation System Framework for Earth System Modeling) [3]. We evaluate ensemble mean predictions using the Mean Squared Error Skill Score (MSESS) and the Pearson Correlation Coefficient. Probabilistic climate predictions are evaluated using the Ranked Probability Skill Score (RPSS).</p> <p>Ensemble mean and probabilistic climate prediction results of global and downscaled simulations, as well as the evaluation results are jointly published on DWD&#8217;s climate prediction website. The user-friendly graphical presentation is consistent for all displayed regions (global, Europe, Germany, and German cities) and across all time scales and was developed as a co-design between DWD and various national users.</p> <p>We work on several extensions of the website: multi-year seasonal predictions (e.g. 5-year summer means), the prediction of drought indices and El Nino Southern Oscillation predictions. In addition, a seamless time series combining observations, climate predictions and climate projections is in preparation.</p> <p>&#160;</p> <p>[1] A. Paxian, B. Mannig, M. Tivig, K. Reinhardt, K. Isensee, A. Pasternack, A. Hoff, K. Pankatz, S. Buchholz, S. Wehring, P. Lorenz, K. Fr&#246;hlich, F. Kreienkamp, B. Fr&#252;h (2023). The DWD climate predictions website: towards a seamless outlook based on subseasonal, seasonal and decadal predictions. Manuscript in review.</p> <p>[2] Kreienkamp, F., Paxian, A., Fr&#252;h, B., Lorenz, P., Matulla, C., 2018. Evaluation of the Empirical-Statistical Downscaling method EPISODES. Clim. Dyn. 52, 991&#8211;1026 (2019). https://doi.org/10.1007/s00382-018-4276-2.</p> <p>[3] Kadow, C., Illing, S., Lucio-Eceiza, E.E., Bergemann, M., Ramadoss, M., Sommer, P.S., Kunst, O., Schartner, T., Pankatz, K., Grieger, J., Schuster, M., Richling, A., Thiemann, H., Kirchner, I., Rust, H.W., Ludwig, T., Cubasch, U. and Ulbrich, U., 2021. Introduction to Freva &#8211; A Free Evaluation System Framework for Earth System Modeling. <em>Journal of Open Research Software</em>, 9(1), p.13. DOI: http://doi.org/10.5334/jors.253</p>
A common notion is that negative feedbacks stabilize the natural marine nitrogen inventory. Recen... more A common notion is that negative feedbacks stabilize the natural marine nitrogen inventory. Recent modeling studies have shown, however, some potential for localized positive feedbacks leading to substantial nitrogen losses in regions where nitrogen fixation and denitrification occur in proximity to each other. Here we include dissolved nitrogen from river discharge in a global 3-D ocean biogeochemistry model and study the effects on near-coastal and remoteopen-ocean biogeochemistry. We find that at a steady state the biogeochemical feedbacks in the marine nitrogen cycle, nitrogen input from biological N 2 fixation, and nitrogen loss via denitrification mostly compensate for the imposed yearly addition of 22.8 to 45.6 Tg of riverine nitrogen and limit the impact on global marine productivity to < 2 %. Global experiments that regionally isolate river nutrient input show that the sign and strength of the feedbacks depend on the location of the river discharge and the oxygen status of the receiving marine environment. Marine productivity generally increases in proximity to the nitrogen input, but we also find a decline in productivity in the modeled Bay of Bengal and near the mouth of the Amazon River. While most of the changes are located in shelf and near-coastal oceans, nitrogen supply from the rivers can impact the open ocean, due to feedbacks or knock-on effects.
&amp;lt;p&amp;gt;Neben der wissenschaftlichen Erforschung von Klimavariabilit&... more &amp;lt;p&amp;gt;Neben der wissenschaftlichen Erforschung von Klimavariabilit&amp;amp;#228;t und Klimawandel und deren Folgen werden auch die Kommunikation der Ergebnisse sowie die Anpassung an die neuen Bedingungen immer wichtiger. Der Bereich der Climate Services, der Klimadienste, gewinnt somit zunehmend an Bedeutung. Der Deutsche Wetterdienst (DWD) hat sich als Ziel gesetzt, mit seiner Klimavorhersagenwebseite auch auf diese Bed&amp;amp;#252;rfnisse einzugehen und neue Antworten zu finden. Dabei geht es insbesondere um die nutzergerechte Kommunikation von Klimavorhersagen und deren Unsicherheiten f&amp;amp;#252;r die n&amp;amp;#228;chsten Wochen bis Jahre. Die Klimavorhersagen schlie&amp;amp;#223;en dabei die L&amp;amp;#252;cke zwischen den Wettervorhersagen (der n&amp;amp;#228;chsten Tage bis zwei Wochen) und den Klimaprojektionen (f&amp;amp;#252;r die n&amp;amp;#228;chsten drei bis zehn Dekaden) und beinhalten seit M&amp;amp;#228;rz 2020 dekadische, sowie seit Oktober 2021 auch saisonale Klimavorhersagen.&amp;lt;/p&amp;gt; &amp;lt;p&amp;gt;Bei der Pr&amp;amp;#228;sentation dieser Informationen verfolgt der DWD das Ziel, dass sie von verschiedenen sektoralen Nutzergruppen bestm&amp;amp;#246;glich zu verwerten sind. Daf&amp;amp;#252;r werden zwei Kategorien angeboten: die leichter verst&amp;amp;#228;ndlichen &amp;amp;#8222;Basis-Klimavorhersagen&amp;amp;#8220; und die detailreicheren &amp;amp;#8222;Profi-Klimavorhersagen&amp;amp;#8220;. Karten, Zeitreihen und Tabellen zeigen die Ensemblemittel- und Wahrscheinlichkeitsvorhersagen von Temperatur und Niederschlag f&amp;amp;#252;r die Welt, Europa, Deutschland und deutsche Teilregionen.&amp;lt;/p&amp;gt; &amp;lt;p&amp;gt;Ein wichtiger Bestandteil der Klimavorhersagenwebseite ist zudem die Kommunikation der Vorhersageg&amp;amp;#252;te und der Bandbreite der Vorhersagen. Es werden verschiedene Ma&amp;amp;#223;e verwendet, um die G&amp;amp;#252;te der Klimavorhersagen im Vergleich zu Referenzvorhersagen wie dem klimatologischen Mittel zu bewerten. Im engen Austausch mit den Nutzenden wurde ein intuitives Design entwickelt, um diese Informationen verst&amp;amp;#228;ndlicher zu vermitteln. Dieses wird regelm&amp;amp;#228;&amp;amp;#223;ig evaluiert und weiter verbessert.&amp;lt;/p&amp;gt; &amp;lt;p&amp;gt;Auch die zuk&amp;amp;#252;nftigen Erweiterungen werden mit Nutzerinnen und Nutzern aus verschiedenen Bereichen diskutiert, insbesondere im Rahmen des j&amp;amp;#228;hrlich stattfindenden Nutzerworkshops. Geplant sind saisonale Klimavorhersagen f&amp;amp;#252;r die deutschen Landeshauptst&amp;amp;#228;dte, sowie Witterungsvorhersagen der n&amp;amp;#228;chsten Wochen, mehrj&amp;amp;#228;hrige saisonale Vorhersagen, z.B. 5-Jahres-Sommer- oder Wintermittel und weitere nutzerorientierte Variablen und Indizes, z.B. f&amp;amp;#252;r D&amp;amp;#252;rre- und El Nino-Vorhersagen. Der Gedanke der &amp;amp;#8222;Seamless Prediction&amp;amp;#8220; &amp;amp;#252;ber verschiedene Zeitskalen und geographische Gebiete soll &amp;amp;#252;ber eine gemeinsame Zeitreihe f&amp;amp;#252;r Beobachtungen, Klimavorhersagen und Klimaprojektionen deutlich gemacht werden. Aktuell werden neue interaktive Anwendungen erarbeitet, die das Angebot der Klimavorhersagenwebseite erweitern und zug&amp;amp;#228;nglicher machen sollen. Unterst&amp;amp;#252;tzung bekommt der DWD hierbei durch das FPCUP (Framework Partnership Agreement for Copernicus User Uptake) Projekt Seamless Web.&amp;lt;/p&amp;gt;
<p>Neben der wissenschaftlichen Erforschung von Klimavariabilit&#228;t und ... more <p>Neben der wissenschaftlichen Erforschung von Klimavariabilit&#228;t und Klimawandel und deren Folgen werden auch die Kommunikation der Ergebnisse sowie die Anpassung an die neuen Bedingungen immer wichtiger. Der Bereich der Climate Services, der Klimadienste, gewinnt somit zunehmend an Bedeutung. Der Deutsche Wetterdienst (DWD) hat sich als Ziel gesetzt, mit seiner Klimavorhersagenwebseite auch auf diese Bed&#252;rfnisse einzugehen und neue Antworten zu finden. Dabei geht es insbesondere um die nutzergerechte Kommunikation von Klimavorhersagen und deren Unsicherheiten f&#252;r die n&#228;chsten Wochen bis Jahre. Die Klimavorhersagen schlie&#223;en dabei die L&#252;cke zwischen den Wettervorhersagen (der n&#228;chsten Tage bis zwei Wochen) und den Klimaprojektionen (f&#252;r die n&#228;chsten drei bis zehn Dekaden) und beinhalten seit M&#228;rz 2020 dekadische, sowie seit Oktober 2021 auch saisonale Klimavorhersagen.</p> <p>Bei der Pr&#228;sentation dieser Informationen verfolgt der DWD das Ziel, dass sie von verschiedenen sektoralen Nutzergruppen bestm&#246;glich zu verwerten sind. Daf&#252;r werden zwei Kategorien angeboten: die leichter verst&#228;ndlichen &#8222;Basis-Klimavorhersagen&#8220; und die detailreicheren &#8222;Profi-Klimavorhersagen&#8220;. Karten, Zeitreihen und Tabellen zeigen die Ensemblemittel- und Wahrscheinlichkeitsvorhersagen von Temperatur und Niederschlag f&#252;r die Welt, Europa, Deutschland und deutsche Teilregionen.</p> <p>Ein wichtiger Bestandteil der Klimavorhersagenwebseite ist zudem die Kommunikation der Vorhersageg&#252;te und der Bandbreite der Vorhersagen. Es werden verschiedene Ma&#223;e verwendet, um die G&#252;te der Klimavorhersagen im Vergleich zu Referenzvorhersagen wie dem klimatologischen Mittel zu bewerten. Im engen Austausch mit den Nutzenden wurde ein intuitives Design entwickelt, um diese Informationen verst&#228;ndlicher zu vermitteln. Dieses wird regelm&#228;&#223;ig evaluiert und weiter verbessert.</p> <p>Auch die zuk&#252;nftigen Erweiterungen werden mit Nutzerinnen und Nutzern aus verschiedenen Bereichen diskutiert, insbesondere im Rahmen des j&#228;hrlich stattfindenden Nutzerworkshops. Geplant sind saisonale Klimavorhersagen f&#252;r die deutschen Landeshauptst&#228;dte, sowie Witterungsvorhersagen der n&#228;chsten Wochen, mehrj&#228;hrige saisonale Vorhersagen, z.B. 5-Jahres-Sommer- oder Wintermittel und weitere nutzerorientierte Variablen und Indizes, z.B. f&#252;r D&#252;rre- und El Nino-Vorhersagen. Der Gedanke der &#8222;Seamless Prediction&#8220; &#252;ber verschiedene Zeitskalen und geographische Gebiete soll &#252;ber eine gemeinsame Zeitreihe f&#252;r Beobachtungen, Klimavorhersagen und Klimaprojektionen deutlich gemacht werden. Aktuell werden neue interaktive Anwendungen erarbeitet, die das Angebot der Klimavorhersagenwebseite erweitern und zug&#228;nglicher machen sollen. Unterst&#252;tzung bekommt der DWD hierbei durch das FPCUP (Framework Partnership Agreement for Copernicus User Uptake) Projekt Seamless Web.</p>
The manuscript presents an adaptation of an existing EMIC model in which riverine fluxes of nitro... more The manuscript presents an adaptation of an existing EMIC model in which riverine fluxes of nitrogen from the Global NEWS2 dataset are introduced. These new fluxes are used in a number of experiments that investigate the resulting changes in primary production, N2-fixation, and denitrification. A focus of the analysis is the impact on the nitrogen cycle of this change on these balancing processes.
Biogeosciences
A common notion is that negative feedbacks stabilize the natural marine nitrogen inventory. Recen... more A common notion is that negative feedbacks stabilize the natural marine nitrogen inventory. Recent modeling studies have shown, however, some potential for localized positive feedbacks leading to substantial nitrogen losses in regions where nitrogen fixation and denitrification occur in proximity to each other. Here we include dissolved nitrogen from river discharge in a global 3-D ocean biogeochemistry model and study the effects on near-coastal and remoteopen-ocean biogeochemistry. We find that at a steady state the biogeochemical feedbacks in the marine nitrogen cycle, nitrogen input from biological N 2 fixation, and nitrogen loss via denitrification mostly compensate for the imposed yearly addition of 22.8 to 45.6 Tg of riverine nitrogen and limit the impact on global marine productivity to < 2 %. Global experiments that regionally isolate river nutrient input show that the sign and strength of the feedbacks depend on the location of the river discharge and the oxygen status of the receiving marine environment. Marine productivity generally increases in proximity to the nitrogen input, but we also find a decline in productivity in the modeled Bay of Bengal and near the mouth of the Amazon River. While most of the changes are located in shelf and near-coastal oceans, nitrogen supply from the rivers can impact the open ocean, due to feedbacks or knock-on effects.
<p>DWD provides operational seasonal and decadal predictions of the German climate ... more <p>DWD provides operational seasonal and decadal predictions of the German climate prediction system since 2016 and 2020, respectively. We plan to present these predictions together with post-processed ECMWF sub-seasonal forecast products on the DWD climate prediction website www.dwd.de/climatepredictions. In March 2020, this climate service was published with decadal predictions for the coming years; sub-seasonal and seasonal predictions for the coming weeks and months will follow.</p><p>The user-oriented evaluation and design of this climate service has been developed in close cooperation with users from various sectors at workshops of the German MiKlip project and will be consistent across all time scales. The website offers maps, time series and tables of ensemble mean and probabilistic predictions in combination with the prediction skill for 1-year and 5-year means/ sums of temperature and precipitation for different regions (World, Europe, Germany, German regions).</p><p>For Germany, the statistical downscaling EPISODES was applied to reach high spatial resolution required by several climate data users. Decadal predictions were statistically recalibrated in order to adjust bias, drift and standard deviation and optimize ensemble spread. We used the MSESS and RPSS to evaluate the skill of climate predictions in comparison to reference predictions, e.g. &#8216;observed climatology&#8217; or &#8216;uninitialized climate projections&#8217; (which are both applied by users until now as an alternative to climate predictions). The significance was tested via bootstraps.</p><p>Within the &#8216;basic climate predictions&#8217; section, a user-oriented traffic light indicates whether regional-mean climate predictions are significantly better (green), not significantly different (yellow) or significantly worse (red) than reference predictions. Within the &#8216;expert climate predictions&#8217; section, prediction maps show per grid box the prediction itself (via the color of dots) and its skill (via the size of dots representing the skill categories of the traffic light). The co-development of this climate prediction application with users from different sectors strongly improves the comprehensibility and applicability by users in their daily work.</p><p>In addition to sub-seasonal and seasonal predictions, plans for future extensions of this climate service include multi-year seasonal predictions, e.g. 5-year summer or winter means, combined products for climate predictions and climate projections, further user-oriented, extreme or large-scale variables, e.g. ENSO, or high-resolution applications for German cities based on statistically downscaled predictions.</p>
Journal of Climate
Subtropical dry zones, located in the Hadley cells’ subsidence regions, strongly influence region... more Subtropical dry zones, located in the Hadley cells’ subsidence regions, strongly influence regional climate as well as outgoing longwave radiation. Changes in these dry zones could have significant impact on surface climate as well as on the atmospheric energy budget. This study investigates the behaviour of upper tropospheric dry zones in a changing climate, using the variable Upper Tropospheric Humidity (UTH), calculated from climate model experiment output as well as from radiances measured with satellite-based sensors. The global UTH distribution shows that dry zones form a belt in the subtropical winter hemisphere. In the summer hemisphere they concentrate over the eastern ocean basins, where the descent regions of the subtropical anticyclones are located. Recent studies with model and satellite data have found tendencies of increasing dryness at the poleward edges of the subtropical subsidence zones. However, UTH calculated from climate simulations with 25 models of the Couple...
The DWD climate predictions website www.dwd.de/climatepredictions presents different climate pred... more The DWD climate predictions website www.dwd.de/climatepredictions presents different climate predictions on a common website to support decision-making processes on different time scales: post-processed subseasonal prediction products derived from the IFS forecasts provided by ECMWF for the coming weeks and operational seasonal and decadal predictions of the German climate prediction system for the coming months and years. The user-oriented evaluation and design of this climate service was developed in cooperation with users from various sectors (e.g. water, energy, agriculture or forestry) and is consistent across all time scales. The website offers maps, time series and tables of ensemble mean and probabilistic predictions in combination with their skill. The products are displayed for weekly, 3-month as well as 1- and 5-year temperature means and precipitation sums for different regions (world, Europe, Germany, German regions). For Germany, the statistical downscaling EPISODES is...
<p>Germany's National Meteorological Service, Deutscher Wetterdienst (DWD), is ... more <p>Germany's National Meteorological Service, Deutscher Wetterdienst (DWD), is working on an operational seamless climate prediction approach: What started in 2016 with operational seasonal climate predictions, was later complemented with decadal climate predictions. Since 2022, DWD publishes decadal, seasonal, and subseasonal climate predictions on one single, comprehensive climate prediction website www.dwd.de/climatepredictions [1].</p> <p>While global simulations of decadal and seasonal predictions are produced by DWD&#8217;s climate prediction systems, global subseasonal predictions are retrieved from the European Centre of Medium-Range Weather Forecast (ECMWF). The next step in the operational processing chain is the empirical-statistical downscaling EPISODES [2], which results in high-resolution climate predictions (approx. 5&#160;km) for Germany.</p> <p>Both global and regional climate predictions are evaluated using the Meteorological Analyzation and Visualization System MAVIS, a fork of the FREVA system (Free Evaluation System Framework for Earth System Modeling) [3]. We evaluate ensemble mean predictions using the Mean Squared Error Skill Score (MSESS) and the Pearson Correlation Coefficient. Probabilistic climate predictions are evaluated using the Ranked Probability Skill Score (RPSS).</p> <p>Ensemble mean and probabilistic climate prediction results of global and downscaled simulations, as well as the evaluation results are jointly published on DWD&#8217;s climate prediction website. The user-friendly graphical presentation is consistent for all displayed regions (global, Europe, Germany, and German cities) and across all time scales and was developed as a co-design between DWD and various national users.</p> <p>We work on several extensions of the website: multi-year seasonal predictions (e.g. 5-year summer means), the prediction of drought indices and El Nino Southern Oscillation predictions. In addition, a seamless time series combining observations, climate predictions and climate projections is in preparation.</p> <p>&#160;</p> <p>[1] A. Paxian, B. Mannig, M. Tivig, K. Reinhardt, K. Isensee, A. Pasternack, A. Hoff, K. Pankatz, S. Buchholz, S. Wehring, P. Lorenz, K. Fr&#246;hlich, F. Kreienkamp, B. Fr&#252;h (2023). The DWD climate predictions website: towards a seamless outlook based on subseasonal, seasonal and decadal predictions. Manuscript in review.</p> <p>[2] Kreienkamp, F., Paxian, A., Fr&#252;h, B., Lorenz, P., Matulla, C., 2018. Evaluation of the Empirical-Statistical Downscaling method EPISODES. Clim. Dyn. 52, 991&#8211;1026 (2019). https://doi.org/10.1007/s00382-018-4276-2.</p> <p>[3] Kadow, C., Illing, S., Lucio-Eceiza, E.E., Bergemann, M., Ramadoss, M., Sommer, P.S., Kunst, O., Schartner, T., Pankatz, K., Grieger, J., Schuster, M., Richling, A., Thiemann, H., Kirchner, I., Rust, H.W., Ludwig, T., Cubasch, U. and Ulbrich, U., 2021. Introduction to Freva &#8211; A Free Evaluation System Framework for Earth System Modeling. <em>Journal of Open Research Software</em>, 9(1), p.13. DOI: http://doi.org/10.5334/jors.253</p>
A common notion is that negative feedbacks stabilize the natural marine nitrogen inventory. Recen... more A common notion is that negative feedbacks stabilize the natural marine nitrogen inventory. Recent modeling studies have shown, however, some potential for localized positive feedbacks leading to substantial nitrogen losses in regions where nitrogen fixation and denitrification occur in proximity to each other. Here we include dissolved nitrogen from river discharge in a global 3-D ocean biogeochemistry model and study the effects on near-coastal and remoteopen-ocean biogeochemistry. We find that at a steady state the biogeochemical feedbacks in the marine nitrogen cycle, nitrogen input from biological N 2 fixation, and nitrogen loss via denitrification mostly compensate for the imposed yearly addition of 22.8 to 45.6 Tg of riverine nitrogen and limit the impact on global marine productivity to < 2 %. Global experiments that regionally isolate river nutrient input show that the sign and strength of the feedbacks depend on the location of the river discharge and the oxygen status of the receiving marine environment. Marine productivity generally increases in proximity to the nitrogen input, but we also find a decline in productivity in the modeled Bay of Bengal and near the mouth of the Amazon River. While most of the changes are located in shelf and near-coastal oceans, nitrogen supply from the rivers can impact the open ocean, due to feedbacks or knock-on effects.
&amp;lt;p&amp;gt;Neben der wissenschaftlichen Erforschung von Klimavariabilit&... more &amp;lt;p&amp;gt;Neben der wissenschaftlichen Erforschung von Klimavariabilit&amp;amp;#228;t und Klimawandel und deren Folgen werden auch die Kommunikation der Ergebnisse sowie die Anpassung an die neuen Bedingungen immer wichtiger. Der Bereich der Climate Services, der Klimadienste, gewinnt somit zunehmend an Bedeutung. Der Deutsche Wetterdienst (DWD) hat sich als Ziel gesetzt, mit seiner Klimavorhersagenwebseite auch auf diese Bed&amp;amp;#252;rfnisse einzugehen und neue Antworten zu finden. Dabei geht es insbesondere um die nutzergerechte Kommunikation von Klimavorhersagen und deren Unsicherheiten f&amp;amp;#252;r die n&amp;amp;#228;chsten Wochen bis Jahre. Die Klimavorhersagen schlie&amp;amp;#223;en dabei die L&amp;amp;#252;cke zwischen den Wettervorhersagen (der n&amp;amp;#228;chsten Tage bis zwei Wochen) und den Klimaprojektionen (f&amp;amp;#252;r die n&amp;amp;#228;chsten drei bis zehn Dekaden) und beinhalten seit M&amp;amp;#228;rz 2020 dekadische, sowie seit Oktober 2021 auch saisonale Klimavorhersagen.&amp;lt;/p&amp;gt; &amp;lt;p&amp;gt;Bei der Pr&amp;amp;#228;sentation dieser Informationen verfolgt der DWD das Ziel, dass sie von verschiedenen sektoralen Nutzergruppen bestm&amp;amp;#246;glich zu verwerten sind. Daf&amp;amp;#252;r werden zwei Kategorien angeboten: die leichter verst&amp;amp;#228;ndlichen &amp;amp;#8222;Basis-Klimavorhersagen&amp;amp;#8220; und die detailreicheren &amp;amp;#8222;Profi-Klimavorhersagen&amp;amp;#8220;. Karten, Zeitreihen und Tabellen zeigen die Ensemblemittel- und Wahrscheinlichkeitsvorhersagen von Temperatur und Niederschlag f&amp;amp;#252;r die Welt, Europa, Deutschland und deutsche Teilregionen.&amp;lt;/p&amp;gt; &amp;lt;p&amp;gt;Ein wichtiger Bestandteil der Klimavorhersagenwebseite ist zudem die Kommunikation der Vorhersageg&amp;amp;#252;te und der Bandbreite der Vorhersagen. Es werden verschiedene Ma&amp;amp;#223;e verwendet, um die G&amp;amp;#252;te der Klimavorhersagen im Vergleich zu Referenzvorhersagen wie dem klimatologischen Mittel zu bewerten. Im engen Austausch mit den Nutzenden wurde ein intuitives Design entwickelt, um diese Informationen verst&amp;amp;#228;ndlicher zu vermitteln. Dieses wird regelm&amp;amp;#228;&amp;amp;#223;ig evaluiert und weiter verbessert.&amp;lt;/p&amp;gt; &amp;lt;p&amp;gt;Auch die zuk&amp;amp;#252;nftigen Erweiterungen werden mit Nutzerinnen und Nutzern aus verschiedenen Bereichen diskutiert, insbesondere im Rahmen des j&amp;amp;#228;hrlich stattfindenden Nutzerworkshops. Geplant sind saisonale Klimavorhersagen f&amp;amp;#252;r die deutschen Landeshauptst&amp;amp;#228;dte, sowie Witterungsvorhersagen der n&amp;amp;#228;chsten Wochen, mehrj&amp;amp;#228;hrige saisonale Vorhersagen, z.B. 5-Jahres-Sommer- oder Wintermittel und weitere nutzerorientierte Variablen und Indizes, z.B. f&amp;amp;#252;r D&amp;amp;#252;rre- und El Nino-Vorhersagen. Der Gedanke der &amp;amp;#8222;Seamless Prediction&amp;amp;#8220; &amp;amp;#252;ber verschiedene Zeitskalen und geographische Gebiete soll &amp;amp;#252;ber eine gemeinsame Zeitreihe f&amp;amp;#252;r Beobachtungen, Klimavorhersagen und Klimaprojektionen deutlich gemacht werden. Aktuell werden neue interaktive Anwendungen erarbeitet, die das Angebot der Klimavorhersagenwebseite erweitern und zug&amp;amp;#228;nglicher machen sollen. Unterst&amp;amp;#252;tzung bekommt der DWD hierbei durch das FPCUP (Framework Partnership Agreement for Copernicus User Uptake) Projekt Seamless Web.&amp;lt;/p&amp;gt;
<p>Neben der wissenschaftlichen Erforschung von Klimavariabilit&#228;t und ... more <p>Neben der wissenschaftlichen Erforschung von Klimavariabilit&#228;t und Klimawandel und deren Folgen werden auch die Kommunikation der Ergebnisse sowie die Anpassung an die neuen Bedingungen immer wichtiger. Der Bereich der Climate Services, der Klimadienste, gewinnt somit zunehmend an Bedeutung. Der Deutsche Wetterdienst (DWD) hat sich als Ziel gesetzt, mit seiner Klimavorhersagenwebseite auch auf diese Bed&#252;rfnisse einzugehen und neue Antworten zu finden. Dabei geht es insbesondere um die nutzergerechte Kommunikation von Klimavorhersagen und deren Unsicherheiten f&#252;r die n&#228;chsten Wochen bis Jahre. Die Klimavorhersagen schlie&#223;en dabei die L&#252;cke zwischen den Wettervorhersagen (der n&#228;chsten Tage bis zwei Wochen) und den Klimaprojektionen (f&#252;r die n&#228;chsten drei bis zehn Dekaden) und beinhalten seit M&#228;rz 2020 dekadische, sowie seit Oktober 2021 auch saisonale Klimavorhersagen.</p> <p>Bei der Pr&#228;sentation dieser Informationen verfolgt der DWD das Ziel, dass sie von verschiedenen sektoralen Nutzergruppen bestm&#246;glich zu verwerten sind. Daf&#252;r werden zwei Kategorien angeboten: die leichter verst&#228;ndlichen &#8222;Basis-Klimavorhersagen&#8220; und die detailreicheren &#8222;Profi-Klimavorhersagen&#8220;. Karten, Zeitreihen und Tabellen zeigen die Ensemblemittel- und Wahrscheinlichkeitsvorhersagen von Temperatur und Niederschlag f&#252;r die Welt, Europa, Deutschland und deutsche Teilregionen.</p> <p>Ein wichtiger Bestandteil der Klimavorhersagenwebseite ist zudem die Kommunikation der Vorhersageg&#252;te und der Bandbreite der Vorhersagen. Es werden verschiedene Ma&#223;e verwendet, um die G&#252;te der Klimavorhersagen im Vergleich zu Referenzvorhersagen wie dem klimatologischen Mittel zu bewerten. Im engen Austausch mit den Nutzenden wurde ein intuitives Design entwickelt, um diese Informationen verst&#228;ndlicher zu vermitteln. Dieses wird regelm&#228;&#223;ig evaluiert und weiter verbessert.</p> <p>Auch die zuk&#252;nftigen Erweiterungen werden mit Nutzerinnen und Nutzern aus verschiedenen Bereichen diskutiert, insbesondere im Rahmen des j&#228;hrlich stattfindenden Nutzerworkshops. Geplant sind saisonale Klimavorhersagen f&#252;r die deutschen Landeshauptst&#228;dte, sowie Witterungsvorhersagen der n&#228;chsten Wochen, mehrj&#228;hrige saisonale Vorhersagen, z.B. 5-Jahres-Sommer- oder Wintermittel und weitere nutzerorientierte Variablen und Indizes, z.B. f&#252;r D&#252;rre- und El Nino-Vorhersagen. Der Gedanke der &#8222;Seamless Prediction&#8220; &#252;ber verschiedene Zeitskalen und geographische Gebiete soll &#252;ber eine gemeinsame Zeitreihe f&#252;r Beobachtungen, Klimavorhersagen und Klimaprojektionen deutlich gemacht werden. Aktuell werden neue interaktive Anwendungen erarbeitet, die das Angebot der Klimavorhersagenwebseite erweitern und zug&#228;nglicher machen sollen. Unterst&#252;tzung bekommt der DWD hierbei durch das FPCUP (Framework Partnership Agreement for Copernicus User Uptake) Projekt Seamless Web.</p>
The manuscript presents an adaptation of an existing EMIC model in which riverine fluxes of nitro... more The manuscript presents an adaptation of an existing EMIC model in which riverine fluxes of nitrogen from the Global NEWS2 dataset are introduced. These new fluxes are used in a number of experiments that investigate the resulting changes in primary production, N2-fixation, and denitrification. A focus of the analysis is the impact on the nitrogen cycle of this change on these balancing processes.
Biogeosciences
A common notion is that negative feedbacks stabilize the natural marine nitrogen inventory. Recen... more A common notion is that negative feedbacks stabilize the natural marine nitrogen inventory. Recent modeling studies have shown, however, some potential for localized positive feedbacks leading to substantial nitrogen losses in regions where nitrogen fixation and denitrification occur in proximity to each other. Here we include dissolved nitrogen from river discharge in a global 3-D ocean biogeochemistry model and study the effects on near-coastal and remoteopen-ocean biogeochemistry. We find that at a steady state the biogeochemical feedbacks in the marine nitrogen cycle, nitrogen input from biological N 2 fixation, and nitrogen loss via denitrification mostly compensate for the imposed yearly addition of 22.8 to 45.6 Tg of riverine nitrogen and limit the impact on global marine productivity to < 2 %. Global experiments that regionally isolate river nutrient input show that the sign and strength of the feedbacks depend on the location of the river discharge and the oxygen status of the receiving marine environment. Marine productivity generally increases in proximity to the nitrogen input, but we also find a decline in productivity in the modeled Bay of Bengal and near the mouth of the Amazon River. While most of the changes are located in shelf and near-coastal oceans, nitrogen supply from the rivers can impact the open ocean, due to feedbacks or knock-on effects.
<p>DWD provides operational seasonal and decadal predictions of the German climate ... more <p>DWD provides operational seasonal and decadal predictions of the German climate prediction system since 2016 and 2020, respectively. We plan to present these predictions together with post-processed ECMWF sub-seasonal forecast products on the DWD climate prediction website www.dwd.de/climatepredictions. In March 2020, this climate service was published with decadal predictions for the coming years; sub-seasonal and seasonal predictions for the coming weeks and months will follow.</p><p>The user-oriented evaluation and design of this climate service has been developed in close cooperation with users from various sectors at workshops of the German MiKlip project and will be consistent across all time scales. The website offers maps, time series and tables of ensemble mean and probabilistic predictions in combination with the prediction skill for 1-year and 5-year means/ sums of temperature and precipitation for different regions (World, Europe, Germany, German regions).</p><p>For Germany, the statistical downscaling EPISODES was applied to reach high spatial resolution required by several climate data users. Decadal predictions were statistically recalibrated in order to adjust bias, drift and standard deviation and optimize ensemble spread. We used the MSESS and RPSS to evaluate the skill of climate predictions in comparison to reference predictions, e.g. &#8216;observed climatology&#8217; or &#8216;uninitialized climate projections&#8217; (which are both applied by users until now as an alternative to climate predictions). The significance was tested via bootstraps.</p><p>Within the &#8216;basic climate predictions&#8217; section, a user-oriented traffic light indicates whether regional-mean climate predictions are significantly better (green), not significantly different (yellow) or significantly worse (red) than reference predictions. Within the &#8216;expert climate predictions&#8217; section, prediction maps show per grid box the prediction itself (via the color of dots) and its skill (via the size of dots representing the skill categories of the traffic light). The co-development of this climate prediction application with users from different sectors strongly improves the comprehensibility and applicability by users in their daily work.</p><p>In addition to sub-seasonal and seasonal predictions, plans for future extensions of this climate service include multi-year seasonal predictions, e.g. 5-year summer or winter means, combined products for climate predictions and climate projections, further user-oriented, extreme or large-scale variables, e.g. ENSO, or high-resolution applications for German cities based on statistically downscaled predictions.</p>
Journal of Climate
Subtropical dry zones, located in the Hadley cells’ subsidence regions, strongly influence region... more Subtropical dry zones, located in the Hadley cells’ subsidence regions, strongly influence regional climate as well as outgoing longwave radiation. Changes in these dry zones could have significant impact on surface climate as well as on the atmospheric energy budget. This study investigates the behaviour of upper tropospheric dry zones in a changing climate, using the variable Upper Tropospheric Humidity (UTH), calculated from climate model experiment output as well as from radiances measured with satellite-based sensors. The global UTH distribution shows that dry zones form a belt in the subtropical winter hemisphere. In the summer hemisphere they concentrate over the eastern ocean basins, where the descent regions of the subtropical anticyclones are located. Recent studies with model and satellite data have found tendencies of increasing dryness at the poleward edges of the subtropical subsidence zones. However, UTH calculated from climate simulations with 25 models of the Couple...