Island als Modell für Mineralstaubquellen in hohen Breiten – ein kombinierter experimenteller und modellierender Ansatz zur Charakterisierung von Staubemissions- und -transportprozessen (HiLDA)

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Konrad Kandler; Professorin Dr. Kerstin Schepanski
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417012665

Mineralstaub ist zweifellos hinsichtlich der Klimawirksamkeit von Aerosol und seinen Wechselwirkungen einer der wichtigsten Aerosoltypen in der Atmosphäre. Obwohl der Großteil der Staubquellen in den warmen Wüsten liegt, rücken mehr und mehr auch kalte Wüsten und deren Staubquellen in den Fokus aktueller wissenschaftlicher Diskussionen. Staub der hohen Breiten – anders als Staub der mittleren und niederen Breiten – ist in Prozesse involviert, die das sensible arktische Ökosystem nachhaltig verändern können. Zum Beispiel kann Staub die Albedo und somit das Schmelzverhalten von Gletschern verändern, durch Nährstoffeintrag die Bioproduktivität der Ozeane in den hohen Breiten stimulieren oder die Eigenschaften von arktischen Wolken verändern. Einhergehend mit den Umweltveränderungen, die derzeit in der Arktis beobachtet werden, ist zu erwarten, dass sich die Verfügbarkeit von Staub und seine Verteilung ebenfalls verändern werden. Um dies für die Zukunft verstehen zu können, werden zuverlässige Modelle benötigt, die die Besonderheiten der Staubquellen in den hohen Breiten abbilden können. In der Nordhemisphäre ist Island die bedeutendsten Quelle für Staub in der Arktis. Staub aus Island wird vornehmlich in nordöstliche oder südliche Richtung transportiert. Er kann dabei Distanzen von mehr als 1000 km zurücklegen und so große Teile des atlantischen Sektors der Arktis beeinflussen. Trotz seiner enormer Bedeutung für das arktische Geo-System existieren bis heute nur wenige Messreihen zu Staubkonzentrationen in Island. Insbesondere Messdaten zum Staubexport und Langzeitmessungen sind kaum vorhanden. Das Projekt HiLDA hat zum Ziel, am Beispiel von Island ein konzeptuelles Modell zur Staubproduktion der hohen Breiten zu entwickeln und dieses quantitativ zu implementieren. HiLDA kombiniert intensive Messperioden (1 Monat) und mehrjährige Messungen (2 Jahre) mit hochauflösenden numerischen Simulationen eines Atmosphärenzirkulationsmodells, welches an ein Staubemissionsmodell gekoppelt ist. Messstandorte, Messzeiträume und Messintervalle berücksichtigen die Anforderungen des Modells, um eine optimale Datenlage für die Modellentwicklung in Bezug auf Staubquellcharakteristiken und -aktivitäten zu schaffen. Zusätzlich bietet die räumliche Verteilung der Messstationen auf den Färöern, Andoya, Jan Mayen und Spitzbergen ein geographisches Abbild der Staubtransportwege. An allen Stationen werden die mikrophysikalischen Eigenschaften sowie die Zusammensetzung der Staubpartikel analysiert, so dass systematische Zusammenhänge und Veränderungen entlang des Transportweges untersucht werden können. Modellsimulationen erlauben die Interpretation der Messungen in einem größeren Kontext. Als Ergebnis wird die Studie dazu beitragen, den Wissensstand bezüglich des Staubes in den hohen Breiten und seinen Wechselwirkungen in Geo-System erheblich zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Stephan Weinbruch