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Kombinierte aktive Fernerkundung und Modellierung von eisbildenden Partikeln und Eiskristallfluss

Antragstellerinnen / Antragsteller Privatdozent Dr. Albert Ansmann; Professorin Dr. Ina Tegen
Fachliche Zuordnung Physik und Chemie der Atmosphäre
Förderung Förderung von 2018 bis 2022
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 398285025
 
Erstellungsjahr 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Fernerkundung. Die erstmalige direkte Zusammenführung von Aerosol- und Wolkeneigenschaften stellt einen großen Fortschritt in der Beobachtung der Bildung von Eis in der Atmosphäre dar. Eigenschaften von Aerosolpartikeln können nun direkt in Verbindung gebracht werden mit den Eigenschaften der Eiskristalle, die aus ihnen entstehen. Auf diese Weise kann in Zukunft der Prozess der Eisbildung in Wolken genauer verfolgt und vermessen werden. Die Erkenntnisse aus dem CyCARE Experiment hatten großen Einfluss auf nachfolgende Aktivitäten wie die Dynamics, Aerosol, Cloud, and Precipitation Observations in the Pristine Environment of the Southern Ocean (DACAPO-PESO) Kampagne (November 2018 bis November 2021, Beobachtungen mit LACROS in Punta-Arenas). Radenz et al. (2021) verglichen Aerosol-Wolkenwechselwirkung über Punta Arenas (saubere Southern Ocean Aerosolbedingungen) mit den entsprechenden Befunden aus der CyCARE-Kampagne (hochverschmutze Mittelmeeregion). Die etablierten Messmethoden zur Auswertung großer kombinierter Fernerkundungsdatensätze werden auch bei der aktuellen Kampagne Continuous Observations of Aerosol-Cloud-Interaction in Antarctica (COALA, 2022- 2024, DFG-gefördert) Anwendung finden. Ein weiteres, eher unerwartetes Anwendungsgebiet, in dem die in diesem DFG-Projekt erarbeitete Methodik zum Tragen kommt, ist die wissenschaftliche Auswertung von arktischen Mischphasen-Wolken-, Cirrus-, und Aerosolmessungen im Rahmen des Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate (MOSAiC) Projekts. Während der einjährigen MOSAiC-Expedition (Oktober 2019 bis September 2020) wurden Wolken und Aerosole kontinuierlich mit einem Wolken-Radar (ARM Mobile Facility) und dem TROPOS-Aerosol-Wolken-Lidar Polly gemessen. Beide Fernerkundungs-systeme befanden sich auf dem deutschen Forschungs-Eisbrecher Polarstern. Ein vom BMBF finanziertes MOSAiC-Anschluss-Projekt (SCiAMO: Smoke Cirrus Interaction in the Arctic in the framework of MOSAiC) beschäftigt sich mit der Smoke-Cirrus-Wechselbeziehung nun im Detail. Diese Untersuchungen haben als Grundlage, die in dem DFG-Projekt erarbeitete Methodik. Modellierung. Die konsequente Weiterentwicklung des gekoppelten Modellsystems COSMO-SPECS ermöglichte die Simulation regionaler, realer Szenarien mit der komplexen Wolkenmikrophysik. Die Untersuchung der Abhängigkeiten der wolkenmikrophysikalischen Eigenschaften und Prozessraten von Eigenschaften des zu Grunde liegenden Aerosol konnte somit mit hohem Detailgrad erfolgen. Dabei konnte eine starke Änderung der Niederschlagsbildung und nachfolgend der vertikalen Feuchteverteilung (durch verdunstenden Regen) beobachtet werden. Für das Projekt konnten auf Grund der hohen benötigten Rechenressourcen nur kurze Simulationen (6 h) bzw. kleine Simulationsgebiete (ca. 50 x 50 km2) betrachtet werden. Das erweiterte Modellsystem hat sich als geeignet und anwendbar erwiesen. Darauf aufbauend konnten weiter Projekte eingeworben werden, die sich neben vertieften Studien zu wolkenmikrophysikalischen Eigenschaften in Realexperimenten auch mit einer besseren Skalierbarkeit und Parallelisierbarkeit zur effizienteren Ausnutzung großskaliger Rechenressourcen beschäftigen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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