Transportwege für Aerosol und Spurengase im Asiatischen Monsun in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre (AeroTrac)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das gemeinsame deutsch-chinesische Forschungsprojekt AeroTrac konzentrierte sich auf die Untersuchung der Transportwege von Aerosolen und Spurengasen im Zusammenhang mit der asiatischen Sommermonsun-Zirkulation. Der Asiatische Sommermonsun (ASM) ist ein großräumiges atmosphärisches Zirkulationsmuster, das sich während des borealen Sommers in der nördlichen Hemisphäre von der Erdoberfläche bis in die obere Troposphäre und untere Stratosphäre (UTLS) erstreckt. Es wird angenommen, dass der ASM als Einfallstor für atmosphärische Schadstoffe in die Stratosphäre dient. Das Projekt befasste sich mit Forschungsfragen wie der Frage, wie durchlässig die ASM-Transportbarriere ist, wo und wie effizient die wichtigsten Exportregionen der ASM-Zirkulation sind, welchen Einfluss Vulkanausbrüche auf die Bildung der Asiatischen Tropopausen-Aerosolschicht (ATAL) haben und wie die ASM-Zirkulation den Austausch zwischen Troposphäre und Stratosphäre steuert. Die drei Hauptziele des Projekts waren die Zusammenstellung von Beobachtungsdaten für ASM- und UTLS-Transportstudien, die Erstellung eines umfassenden Inventars vulkanischer Schwefeldioxid (SO2)-Emissionen und die Analyse von Transportwegen in der UTLS im Zusammenhang mit der ASM-Zirkulation. Auf der Grundlage eines inversen Modellierungsansatzes, der Lagrangesche Transportmodellierung und globale Satellitenbeobachtungen der NASA kombiniert, haben die Projektpartner am Jülich Supercomputing Centre (JSC) das vulkanische SO2-Emissionsinventar erstellt. Das Inventar liefert Schätzungen der zeit- und höhenaufgelösten SO2-Emissionsraten für alle großen und ausgewählten mittelgroßen und kleinen Vulkanausbrüche, die vom Satelliteninstrument AIRS/Aqua von 2002 bis 2019 beobachtet wurden. In diesem Projekt wurde das Inventar zur Initialisierung von Lagrangeschen Transportsimulationen von Vulkanemissionen und zur Untersuchung der Auswirkungen von ASM-Transportwegen auf die Ausbreitung verwendet. Die Projektpartner haben auch ein Datenarchiv eingerichtet, das Zugang zu verschiedenen Tropopausen-Datensätzen bietet, die aus meteorologischen Reanalysen stammen. Die Tropopausen-Datensätze erwiesen sich als ein weiteres Schlüsselelement zur Unterstützung von Studien über Transportprozesse im Zusammenhang mit dem ASM. Insbesondere wurden die Daten für Studien über stratosphärische Eiswolkenbildungsprozesse über dem ASM und auf globaler Ebene genutzt. Neben zwei Datenveröffentlichungen trugen die Projektpartner im Laufe des Projekts zu sechs begutachteten Veröffentlichungen bei. Das Projekt AeroTrac wurde mit Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und der National Science Foundation of China (NSFC) im Rahmen der bilateralen Ausschreibung für Gemeinsame Deutsch-Chinesische Forschungsprojekte 2018 durchgeführt, die qualitativ hochwertige Forschungsprojekte fördert, indem sie die Mobilität von Forschern zwischen China und Deutschland unterstützt, die Ausbildung von Forschern fördert und den Austausch neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse beschleunigt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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High-Resolution Source Estimation of Volcanic Sulfur Dioxide Emissions Using Large-Scale Transport Simulations. Lecture Notes in Computer Science, 60-73. Springer International Publishing.
Liu, Mingzhao; Huang, Yaopeng; Hoffmann, Lars; Huang, Chunyan; Chen, Pin & Heng, Yi
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Empirical evidence for deep convection being a major source of stratospheric ice clouds over North America. Atmospheric Chemistry and Physics, 21(13), 10457-10475.
Zou, Ling; Hoffmann, Lars; Griessbach, Sabine; Spang, Reinhold & Wang, Lunche
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Reanalysis Tropopause Data Repository
Hoffmann, L. & R. Spang
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A global view on stratospheric ice clouds: assessment of processes related to their occurrence based on satellite observations. Atmospheric Chemistry and Physics, 22(10), 6677-6702.
Zou, Ling; Griessbach, Sabine; Hoffmann, Lars & Spang, Reinhold
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An assessment of tropopause characteristics of the ERA5 and ERA-Interim meteorological reanalyses. Atmospheric Chemistry and Physics, 22(6), 4019-4046.
Hoffmann, Lars & Spang, Reinhold
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Contribution of Asian emissions to upper tropospheric CO over the remote Pacific. Atmospheric Chemistry and Physics, 22(11), 7193-7206.
Smoydzin, Linda & Hoor, Peter
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Improved estimation of volcanic SO 2 injections from satellite retrievals and Lagrangian transport simulations: the 2019 Raikoke eruption. Atmospheric Chemistry and Physics, 22(10), 6787-6809.
Cai, Zhongyin; Griessbach, Sabine & Hoffmann, Lars
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Volcanic SO2 Emission Inventory, Jülich DATA
Hoffmann, L., Cai, Z., Griessbach, S., Wu, X. & Zou, L.
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The influence of the Asian summer monsoon on volcanic aerosol transport in the UTLS region., npj Clim. Atmos. Sci., 6, 11
Wu, X., Qiao, Q., Chen, B., Wang, X., Hoffmann, L., Griessbach, S., Tian, Y. & Wang, Y.
