Zusammenfassung. Die Komponenten Atmosphäre, Ozean und Meereis in Erdsystemmodellen sind über Randbedingungen an der Meeresoberfläche gekoppelt. Standardkopplungsalgorithmen entsprechen dem ersten Schritt einer Iteration, der sogenannten Schwarz-Wellenrelaxation. Das Nicht-Iterieren ist rechnerisch günstig, führt jedoch zu einem numerischen Kopplungsfehler, den wir für den Fall eines gekoppelten Einzel-Säulenmodells quantifizieren wollen: dem EC-Earth AOSCM, das dasselbe Kopplungs-Setup und die gleiche Modellphysik wie sein Host-Modell, EC-Earth, verwendet. Zu diesem Zweck iterieren wir, bis eine Referenzlösung erreicht ist, und vergleichen dies mit standardmäßigen, nicht-iterativen Algorithmen. Das Verständnis des Konvergenzverhaltens der Iteration sowie der Größe des Kopplungsfehlers kann die Modell- und Algorithmusentwicklung informieren. Unsere Implementierung basiert auf dem OASIS3-MCT-Koppler und ermöglicht die Schätzung des Kopplungsfehlers in mehrtägigen Simulationen. In Abwesenheit von Meereis ist die SWR-Konvergenz robust. Kopplungsfehler für atmosphärische Variablen können erheblich sein. Wenn Meereis vorhanden ist, hängen die Ergebnisse stark von der Modellversion ab. In der neuesten Modellversion sind die Kopplungsfehler in der Temperatur der Meereisoberfläche und der atmosphärischen Grenzschicht oft groß. Im Allgemeinen stellen wir fest, dass abrupte Übergänge zwischen verschiedenen physikalischen Regimen in bestimmten Parametrisierungen zu erheblichen Kopplungsfehlern und sogar zur Nicht-Konvergenz der Iteration führen können. Wir führen Diskontinuitäten in der Berechnung der atmosphärischen vertikalen Turbulenz und der Meereisalbedo als Ursachen für diese Probleme an.
Schüller et al. (Do,) haben diese Frage untersucht.