Einfluss der Eiskristallform auf den Strahlungseffekt von arktischen Zirren: Messungen und Repräsentation in numerischen Wettervorhersagemodellen

• Antragsteller: Professor Dr. Manfred Wendisch
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316500630

Flugzeuggetragenen Messungen der solaren und thermisch-infraroten atmosphärischen Strahlung sollen verwendet werden, um den Strahlungseffekt von Zirren in hohen Breiten zu quantifizieren und dessen Repräsentation in numerische Wettervorhersagemodellen zu evaluieren. Diese Zielstellung basierend auf den Erkenntnissen des vorangegangenen Projektes, in dem eine hohe Sensitivität des Strahlungsschemas im ECMWF Integrated Forecast System (IFS) bezüglich der Parametrisierung der Strahlungseigenschaften von Eiskristallen nachgewiesen werden konnte. Für arktischen Zirrus muss diese Analyse auf das Strahlungsbudget im thermisch-infraroten Wellenlängenbereich erweitert werden, da in der Arktis (Polarnacht), die solare Strahlung einen geringen bis nicht-vorhanden Anteil am Energiebuget ausmacht. Das Projekt ist in den HALO Missionen Cirrus-HL (High Latitude) und HALO-(AC)³ (ArctiC Amplification: Climate Relevant Atmospheric and SurfaCe Processes, and Feedback Mechanisms) eingebunden. Beide Missionen nutzen das Forschungsflugzeug HALO, um arktische Wolken mit neuesten aktiven und passiven Fernerkundungsmethoden sowie in situ Messungen der Wolkeneigenschaften zu charakterisieren. In diesem Projekt werden Messungen der von den Wolken reflektierten solaren und der emittierten thermisch-infraroten Strahlung durchgeführt. Dazu wird ein neues breitbandiges Radiometersystem, ein spektrales Albedometer und ein abbildendes Infrarotkamera verwendet, um das Strahlungsbudget oberhalb und unterhalb der Zirren zu quantifizieren. Basierend auf diesen Messungen, wird der Strahlungseffekt der Zirren berechnet und in Abhängigkeit der Wolkeneigenschaften analysiert. Besonders wird hier untersucht, in wie weit sich typisch arktische Randbedingungen wie das reflektierende Meereis und langlebige niedrige Wolken auf den Strahlungseinfluss der Zirren auswirken. Des Weiteren wird untersucht, wie diese Strahlungseffekte von arktischen Zirren in numerischen Wettervorhersagemodellen repräsentiert werden. Dazu werden die im Modell vorhergesagten Strahlungseffekte mit den Messungen verglichen. In mehreren Schritten, werden Strahlungstransfermodellen mit unterschiedlichen Parametrisierungen der Strahlungseigenschaften von Eiskristall verwendet, um die Unsicherheiten in Bezug auf das Strahlungsschema und die prognostizieren Wolkeneigenschaften zu separieren.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the "High Altitude and Long Range Research Aircraft" (HALO)
• Mitverantwortlich: Dr. André Ehrlich