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Advanced Water and Ice investigations in Subtropical, Mid-Latitude and Arctic Cirrus (ACIS)

Subject Area Atmospheric Science
Term from 2010 to 2015
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 179750897
 
Final Report Year 2015

Final Report Abstract

Wolken sind der Gegenspieler der Treibhausgase bei der globalen Erwärmung der Erde, da sie insgesamt eine kühlende Wirkung haben. Der Klimabericht des IPCC konstatierte jedoch 2013, dass Wolken weiterhin die Genauigkeit der Vorhersage des sich ändernden Energiebudgets der Erde reduzieren. Dabei sind vor allem fundamentale Details der mikrophysikalischen Prozesse in Eiswolken noch nicht vollständig erforscht. Ziel von ACIS war, die Bildung und Entwicklung von Cirruswolken zu studieren. Basis dafür waren sich ergänzende, qualitätsgeprüfte flugzeuggetragene Messungen, da zur Zeit der Antragstellung speziell die Wolken-Instrumente noch zu überprüfen und weiterzuentwickeln waren um die für die Untersuchungen nötige Messgenauigkeit zu liefern. Weiterhin sollte eine qualitätsgeprüfte Datenbank von Cirrusbeobachtungen erstellt werden, mit der dann die wissenschaftlichen Fragestellungen bearbeitet werden können. Zur besseren Interpretation und zum besseren Verständins der Beobachtung war eine weitere Aufgabe im Projekt, eine Cirren-Klimatologie mittels eines mikrophysikalischen Prozessmodells zu simulieren. Das jetzt zu Verfügung stehende Instrumentarium entspricht den gewünschten Anforderungen, es wurden damit diverse Messkampagnen durchgeführt. Die Cirren-Datenbank umfasst mittlerweile ca. 90 Stunden in-situ Beobachtungen innerhalb von Cirren, und die Simulation der Cirren-Klimatologie ist abgeschlossen. Die wichtigsten wissenschaftlichen Fortschritte, die basiernd auf der großen Datenbank und der ModellKlimatologie gewonnen wurden, lassen sich wie folgt zusammenfassen: Verschiedene Cirrus-Typen wurden klassifiziert, wobei sich herausstellte, dass ein signifikanter Anteil nicht direkt im Cirrus-Hohenbereich ’in-situ’ aus der Gasphase gebildet wurde, sondern vom Mischwolken-Hohenbereich ’hochgewandert’ sind. Mischwolken entstehen als flüssige Tropfen die dann gefrieren, was bedeutet daß diese ’liquid-origin’ Cirren einen anderen Bildungsweg haben als die ’in-situ’ entstandenen. Weiterhin konnte die heterogene Eisnukleation als Haupt-Bildungsweg von ’in-situ’ Cirruswolken identifiziert werden. Dies ist eine neue Erkenntnis, denn gängiges Wissen ist derzeit noch, dass Cirren sich überwiegend durch homogenes Gefrieren bilden. Beide Ergebnisse sind von Relevanz, da der Bildungsweg und die weitere Entwicklung der Cirren ihre mikrophysikalischen bzw. Strahlungseigenschaften und somit die Rückkopplung zum Klima bestimmen. Die gewonnenen Erkenntnisse können zur Validierung von globalen Klimamodellen dienen und somit dazu beitragen, dass zukünftig Eiswolken in Klimamodellen besser repräsentiert werden können. Eine Überraschung war, daß kurz nach Projektbeginn und Inbetriebnahme des Lidars CORAL der Vulkan Eyjafjallajokull ausbrach, was uns die einmalige Gelegenheit gab, einen durch Vulkanasche induzierten Cirrus zu beobachten. Es gab etliche Pressemitteilungen, Zeitungsartikel sowie Radio- und Fernsehberichte uber die Aktivitäten innerhalb dieses Projekts, insbesondere nach dem Vulkanausbruch und während der Messkampagnen.

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