Modellierung von Wasser-Transportwegen und -Isotopen in der atmosphärischen Grenzschicht der Passatwindzone (MoWITrade)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der atmosphärische Wasserkreislauf in der marinen Passatregion ist von großer Bedeutung für den Strahlungshaushalt der Erde und die Klimasensitivität. Seine Darstellung in Klimamodellen ist jedoch mit großen Unsicherheiten behaftet, so dass es wichtig ist, die Transportprozesse, die den Wasserkreislauf in dieser kritischen Region bestimmen, besser zu verstehen. In diesem Projekt wurden diese Transportprozesse mit Hilfe numerischer Simulationen mit einem regionalen atmosphärischen Modell in einem hochauflösenden, konvektionserlaubenden Setup untersucht, das den Wassertransport durch numerische Tracer explizit quantifiziert und darüber hinaus auch die Isotopenzusammensetzung der atmosphärischen Feuchte simuliert, was einen direkten Vergleich mit Beobachtungen ermöglicht. Wir haben uns speziell auf den Feuchtegehalt der freien Troposphäre konzentriert, der sich durch eine große Variabilität auf täglichen Zeitskalen auszeichnet und wichtige langwellige Strahlungseffekte hat. Ein Vergleich mit Beobachtungen aus der EUREC4A-Kampagne zeigt, dass unsere Simulationen trotz eines kalten und trockenen Bias unterhalb der Wolken, der mit zu niedrigen Isotopenwerten einhergeht, und zu angereicherten Werten in höheren Lagen die zeitliche Variabilität der Wasserisotope recht gut erfassen und somit für eine prozessbasierte Analyse der Beziehung zwischen Transport und Isotopenvariabilität verwendet werden können. Die Feuchtigkeitstracer zeigen, dass unsere Zielregion über Barbados durch wechselnde großräumige Zirkulationsregime mit unterschiedlichen Feuchte- und Isotopensignaturen gekennzeichnet ist. Feuchte Bedingungen sind mit Wassertransport aus Süden, Osten, Südosten und Verdunstung vom Nordatlantik verbunden, während trockene Bedingungen mit Transport aus den Extratropen bei nördlicher und westlicher Strömung zusammenhängen. Auf der Grundlage eines statistischen Modells, das die aus den numerischen Tracern gewonnenen Beiträge zu den Feuchtigkeitsquellen mit den lokalen Bedingungen in der Zielregion verknüpft, haben wir gezeigt, dass Wasserisotope einzigartige Informationen über Wasserquellen und -transport enthalten, die aus anderen lokal beobachteten Variablen nicht gewonnen werden können. Wasserisotopenbeobachtungen bieten somit zusätzliche Möglichkeiten, die Darstellung des Wasserkreislaufs in Klimamodellen zu bewerten und zu verbessern - eine Möglichkeit, die in zukünftiger Forschung weiter untersucht werden sollte.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
Water isotopic characterisation of the cloud–circulation coupling in the North Atlantic trades – Part 1: A process-oriented evaluation of COSMO iso simulations with EUREC 4 A observations. Atmospheric Chemistry and Physics, 23(23), 14643-14672.
Villiger, Leonie; Dütsch, Marina; Bony, Sandrine; Lothon, Marie; Pfahl, Stephan; Wernli, Heini; Brilouet, Pierre-Etienne; Chazette, Patrick; Coutris, Pierre; Delanoë, Julien; Flamant, Cyrille; Schwarzenboeck, Alfons; Werner, Martin & Aemisegger, Franziska
-
Linear regression model for predicting moisture sources based on local temperature, specific humidity and isotope values for the western tropical Atlantic
Botsyun, S.
-
Moisture transport over the western tropical Atlantic based on the results of COSMO-iso simulations with passive moisture tracers. Goldschmidt2024 abstracts. Geochemical Society.
Botsyun, Svetlana; Villiger, Leonie; Aemisegger, Franziska; Pfahl, Stephan & Kirchner, Ingo
-
Quantifying free tropospheric moisture sources over the western tropical Atlantic with numerical water tracers and isotopes. Atmospheric Science Letters, 25(12).
Botsyun, Svetlana; Aemisegger, Franziska; Villiger, Leonie; Kirchner, Ingo & Pfahl, Stephan
-
Unraveling the moisture transport in the North Atlantic trade-wind region using passive tracers and stable water isotopes.
Botsyun, Svetlana; Pfahl, Stephan; Aemisegger, Franziska; Villiger, Leonie & Kirchner, Ingo
