Parameterisierung von atmosphärischen Transporteffekten auf die Absorptions- und Wolkenbildungsfähigkeit von Rußpartikeln in der Arktis - ein neuer Ansatz mit Modellierung und Aerosol-Wolkenkammer Experimenten

• Antragsteller: Dr. Gholamali Hoshyaripour, seit 7/2023
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 457895178

Die Abschätzungen des Strahlungsantriebes von Rußpartikeln (BC) sind maßgeblich von den Schwierigkeiten der Modelle beeinflusst, die zeitliche Entwicklung von BC Eigenschaften während atmosphärischen Alterungsprozessen zu reproduzieren. Dies ist im besonderen Maße für arktisches BC der Fall, welches starken chemischen und physikalischen Veränderungen während des nordwärts gerichteten Ferntransportes ausgesetzt ist.In diesem vorgeschlagenen Projekt ziele ich darauf ab, das Verständnis und die Parameterisierung von BC Alterungsprozessen während des nordwärts gerichteten Ferntransportes in die Arktis zu verbessern, mit Hilfe eines kombinierten Modell-Simulationskammer Ansatzes.Das dreijährige Projekt wird am Institut für Meteorologie und Klimatologie des Karlsruher Instituts für Technologie angesiedelt sein. Als erstes werden die atmosphärischen Bedingungen während des nordwärts gerichteten Arktischen Ferntransportes zwischen den mittleren und arktischen Breiten ermittelt, und zwar für Frühjahr, Sommer und Winter. Hierzu werden ERA5 (ECMWF Reanalysis 5th Generation) Daten sowohl erste ICON-ART (ICOsahedral Nonhydrostatic - Aerosol and Reactive Trace gases) Modellberechnungen verwendet. Diese Informationen über den Breitengrad-Gradient von Temperatur, relativer Feuchte, Aerosolpartikel und Gasphasenbestandteile, sowie die Präsenz von Wolken, werden anschließend in der AIDA (Aerosol Interaktion und Dynamik in der Atmosphäre) Kammer während realistischen lang-andauernden Experimenten reproduziert. Mit diesen Experimenten möchte ich den Einfluss von Kondensations- und Koagulationsprozessen, sowie von Wolken-Prozessierung auf den Mischungszustand von BC ermitteln, um damit dessen klimarelevante Eigenschaften, wie die Absorption von Licht und Wolkenbildungsfährigkeit, besser zu erfassen. Zusätzlich werden Experimente mit der neuen AIDAdynamik (AIDAd) Wolkenkammer zur speziellen Erforschung der Rolle von BC in der Wolkenaktivierung in arktischen Mischphasenwolken durchgeführt.Die Ergebnisse der AIDA und AIDAd Experimente werden zur Verbesserung von Alterungs-Schemata im globalen Modell ICON-ART verwendet werden. Die Empfindlichkeit des Modells auf das neu gewonnene Alterungs-Schema wird mit vergangenen in-situ Messungen in der Arktis während des AC3 (http://www.ac3-tr.de/) und NASCENT (https://www.aces.su.se/research/projects/the-ny-alesund-aerosol-cloud-experiment-nascent-2019-2020/) Projektes getestet.Einerseits werden die langfristigen AIDA Experimente detailierte Einblicke in BC Alterungsprozesse geben, während andererseits die enge Kollaboration mit Modellierern es ermöglichen wird, Alterungs-Schemata in globalen Modellen mit bestimmten Kammer Experimenten zu verbessern. Dieser Ansatz könnte in der Zukunft ebenfalls auf andere Regionen, atmosphärische Prozesse und Aerosolpartikel Typen angewendet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Kooperationspartner: Dr. Robin Lewis Modini, Ph.D.
• Mitverantwortliche: Dr. Ottmar Möhler; Dr. Bernhard Vogel
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Marco Zanatta, Ph.D., bis 7/2023