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TRR 301:  Die Tropopausenregion in einer Atmosphäre im Wandel

Fachliche Zuordnung Geowissenschaften
Förderung Förderung seit 2021
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428312742
 
Der Klimawandel ist ohne Zweifel das dringlichste globale Problem der nahen Zukunft und Klimaprojektionen sind von enormer politischer und sozioökonomischer Bedeutung. Solche Klimaprojektionen hängen stark von der genauen Beschreibung der Atmosphäre im Höhenbereich von 10 km bis 20 km, der oberen Troposphäre / unteren Stratosphäre (UTLS) ab, insbesondere von der Dynamik, der chemischen Zusammensetzung, den Aerosoleigenschaften, Zirruswolken sowie Zirkulationsrückkopplungen. Das Wissen über die heutige globale Verteilung von Schlüsselbestandteilen in der UTLS, die für das Klima relevant sind, wie Wasserdampf, Ozon, Eispartikel und Aerosole, ist jedoch überraschend unvollständig. Beispielsweise zeigen Schätzungen des UTLS-Ozontrends teilweise entgegengesetzte Vorzeichen in Beobachtungen und Klimamodellen. Lücken im Verständnis von mikrophysikalischen, chemischen und dynamischen Prozessen und deren Rückkopplungen in der UTLS sowie ihre unzureichende Implementierung in Klimamodellen führen zu Unsicherheiten der Abschätzung des Strahlungsantriebs im Bereich von 0,5 W m−2. Die Komplexität der UTLS ist ein Ergebnis der Kopplung von Prozessen von der Mikroskala, z. B. Aerosolbildung, Turbulenz und Mischung mit der regionalen und globalen Skala. Diese Komplexität stellt eine Herausforderung dar für Klimamodelle und ihre Fähigkeit, die Auswirkungen von UTLS-Prozessen auf das aktuelle Klima und die Zirkulation sowie für zukünftige Projektionen korrekt zu erfassen. Daher ist ein synergistischer Ansatz erforderlich, der das Fachwissen aus verschiedenen Forschungsbereichen kombiniert, um unser Verständnis dieser äußerst wichtigen Region zu verbessern.In diesem CRC werden wir dynamische, mikrophysikalische und aerosolchemische Prozesse identifizieren, einordnen und quantifizieren, die für die UTLS-Zusammensetzung und ihre Rolle im Klima relevant sind. Dies wird durch Feldmessungen, Laboruntersuchungen, theoretische Ansätze und skalenübergreifende numerische Modellierung erreicht. Basierend auf einem verbesserten Prozessverständnis werden wir Parametrisierungen relevanter kleinskaliger Prozesse entwickeln, um moderne Klimamodelle zu verbessern und die Auswirkungen von UTLS-Prozessen auf Zusammensetzung und Dynamik sowie auf das zukünftige Klima der Erde besser quantifizieren.Die wissenschaftlichen Projekte in diesem CRC sind in drei Hauptforschungsbereiche unterteilt:Forschungsbereich A wird sich auf die Rolle von Aerosol- und Eispartikeln in der UTLS, ihre Bildung, Entwicklung und Auswirkung auf das atmosphärische Strahlungsbudget konzentrieren.Forschungsbereich B wird die Wechselwirkung dynamischer, chemischer und mikrophysikalischer Prozesse in der UTLS untersuchen.Forschungsbereich C wird sich auf großskalige Prozesse und den Einfluss von Prozessen auf allen Skalen auf die Zusammensetzung und Variabilität der UTLS, ihre zukünftigen Veränderungen und ihre Auswirkungen auf das gegenwärtige und zukünftige Klima konzentrieren.
DFG-Verfahren Transregios

Laufende Projekte

Antragstellende Institution Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Mitantragstellende Institution Goethe-Universität Frankfurt am Main
 
 

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