Höhenaufgelöste Konzentrationen von Wolkenkondensationskernen zur Abgrenzung von Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen aus weltraumgestützten Beobachtungen

• Antragsteller: Dr. Goutam Choudhury
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 524386224

Wolken in der Atmosphäre reflektieren die Sonnenstrahlung und kühlen die Erde. Flüssige Wolken bilden sich, wenn atmosphärischer Wasserdampf an winzigen Aerosolpartikeln, den so genannten Wolkenkondensationskernen (CCN) kondensiert. Jede Änderung der CCN-Konzentration verändert die Eigenschaften der Wolken und letztlich auch ihr Reflexionsvermögen. So kann eine Erhöhung der Anzahl der CCN zu Wolken mit mehr flüssigen Tröpfchen führen, wodurch sich die Wolkenoberfläche vergrößert und damit das Reflexionsvermögen der Wolken erhöht (Kühleffekt). Solche Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen (ACI) werden jedoch immer noch nicht richtig quantifiziert, was zu einer noch unsicheren Zukunft führt. Ein Hauptgrund für unsere Unfähigkeit, ACI zu quantifizieren, ist das Fehlen einer globalen Beobachtung der CCN-Konzentrationen. Bei satellitengestützten ACI-Studien werden die optischen Eigenschaften von Aerosolen als Näherungswerte für CCN verwendet. Sie sind jedoch oft säulenintegriert und garantieren nicht die vertikale Zusammengehörigkeit von Aerosolen und Wolken, die untersucht werden. Darüber hinaus können sie Probleme bei der Abfrage über Land haben, was die derzeitige satellitengestützte Schätzung des globalen Strahlungsantriebs auf die Ozeane beschränkt. Angesichts der oben genannten Einschränkungen habe ich einen neuen Algorithmus entwickelt, um die höhenaufgelösten CCN-Konzentrationen aus weltraumgestützten Lidar-Messungen zu ermitteln, und zwar getrennt für kontinentale, marine und Staub-Aerosole. Im Rahmen dieses Projekts plane ich, den Algorithmus auf über 15 Jahre an Satellitenmessungen anzuwenden, um zum ersten Mal einen globalen höhen- und typaufgelösten CCN-Datensatz zu erstellen. Die geschätzten CCN-Profile werden mit Wolken- und Strahlungsdaten aus weltraumgestützten Radar- und Radiometermessungen kombiniert, um die Auswirkungen verschiedener Aerosolarten auf Flüssigwolken zu untersuchen und den mit ACI verbundenen globalen momentanen Strahlungsantrieb zu quantifizieren. Die höhenaufgelösten Messungen werden das Problem der vertikalen Ko-Lokation angehen. Da die Lidars über Land keine Probleme mit der Abfrage haben, wird der Strahlungsantrieb konsistent über Land- und Meeresoberflächen geschätzt. Dieses Projekt zielt darauf ab, das volle Potenzial der weltraumgestützten A-Train-Sensoren zu nutzen, insbesondere die Lidar-Radar-Synergiemessungen, die zu einer grundlegenden Änderung der satellitengestützten ACI-Studien führen werden.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Israel
• Gastgeber: Dr. Tom Goren