Mikrophysik und Klimawirkung von Eiswolken in hohen Breiten - MIKRO-EIS

• Antragstellerin: Professorin Dr. Christiane Voigt
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442649092

Mikrophysikalische Eigenschaften von Eiswolken in hohen Breiten werden bei CIRRUS-HL gemessen, um die Klimawirkung von arktischen Eiswolken genauer zu bestimmen.Eiswolken in hohen Breiten bewirken im Winter einen großen positiven Strahlungsantrieb in einer Region der Atmosphäre, in der der anthropogen verursachte Anstieg der Erdoberflächentemperatur besonders ausgeprägt ist. Direkte Messungen der mikrophysikalischen Eigenschaften von Eiswolken und ihrer Variabilität in hohen Breiten hingegen sind unvollständig, Eisanzahlkonzentrationen werden in Klimamodellen nicht adäquat repräsentiert und schränken daher die Aussagekraft von Klimasimulationen ein. In dem Projektvorschlag MIKRO-EIS werden bei 20 Flügen umfangreiche Messungen der mikrophysikalischen Eigenschaften von Zirren in hohen Breiten durchgeführt, die sich in verschiedenen dynamischen Regimes wie zum Beispiel Fronten oder durch orographisch bedingte Hebung der Luftmassen gebildet haben. Im Rahmen von MIKRO-EIS werden Eisanzahlkonzentration, Größenverteilung und Eiswassergehalt mit einer der Cloud Combination Probe (CCP) und der Precipitation Imaging Probe (PIP) von Oktober bis Dezember 2020 über Nordeuropa und Kanada gemessen, um einen neuen klimatologischen Datensatz der Eigenschaften von Eiswolken in Abhängigkeit von der Temperatur abzuleiten. Mikrophysikalische Eigenschaften von Zirren in hohen Breiten werden mit denen in mittleren Breiten und den Tropen vergleichen, um unterschiedliche Einflüsse auf das Strahlungsbudget der Atmosphäre zu quantifizieren. Basierend auf HALO-Messungen wird mithilfe von Strahlungstransfer-Simulationen mit dem Model LIBRADTRAN die Erwärmungsrate und der instantane Strahlungsantrieb von Zirren in hohen Breiten berechnet und Abhängigkeiten von verschiedenen Parametern untersucht. Die Daten werden zusätzlich in geeigneter Auflösung aufbereitet um die gemessenen Eigenschaften von Eiswolken in hohen Breiten mit Klimamodellsimulationen aus EMAC und ECHAM-HAM zu vergleichen und damit die Klimawirkung von Zirren in hohen Breiten genauer zu bestimmen. Zudem werden die Daten als Basis zum Vergleich mit Satellitendaten (CALIPSO/CLOUDSAT) und für Prozessstudien zur Eisnukleation herangezogen. Zusammengefasst dient ein neuer umfangreichen Datensatz der mikrophysikalischen Eigenschaften von Eiswolken in den selten beprobten hohen Breiten dazu, das Verständnis der Rolle von arktischen Zirren im Klimasystem zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the "High Altitude and Long Range Research Aircraft" (HALO)