Modellierung der mikro- und makrophysikalischen Eigenschaften von Wolken und ihrer Strahlungseffekte

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Vera Schemann; Dr. Fabian Senf
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 513446258

Die Simulation von Wolken und deren Strahlungseffekten wurde lange Zeit durch die verfügbaren Rechenressourcen eingeschränkt - in Bezug auf Auflösung und Komplexität. Die Entwicklung der Rechenleistung sowie die kontinuierliche Verbesserung und Verfeinerung von Atmosphärenmodellen - vor allem in den letzten zehn Jahren - ermöglichen es uns, die seit langem bestehende Frage der 3D-Strahlungseffekte und ihrer Darstellung in Modellen detaillierter anzugehen. Grundlage hierfür ist die Forschungsgruppe "Wolkenstruktur und Klima - Schließung der 3D-Lücke", deren Hauptziel es ist, die Rolle der 3D-Wolkenvariabilität auf die Strahlung besser zu verstehen, und zu der dieses Projekt gehört. Als Kernaufgabe des Projekts werden Modellsimulationen auf der Hektometerskala - am Anfang der Wolkenauflösung - sowohl für frühere als auch für eine bevorstehende Beobachtungskampagne durchgeführt und hauptsächlich anhand von bodengestützten Beobachtungen ausgewertet. Während Beobachtungen immer in ihrer Dimension begrenzt sind, können die Simulationen den vollständigen 4D-Kontext liefern und als virtuelles Labor dienen, um die Rekonstruktion fehlender Dimensionsinformationen aus Beobachtungen zu testen. Darüber hinaus werden wir die Simulationen zusammen mit den Beobachtungen nutzen, um den Einfluss des Komplexitätsgrads der mikrophysikalischen Eigenschaften auf die Strahlungseffekte zu testen, was in einem operationellen Kontext nicht möglich wäre. Die Darstellung der simulierten Wolken, die 3D-Wolkenstrahlungseffekte sowie die Empfindlichkeit der 3D-Rekonstruktionen und die Komplexität der erforderlichen Mikrophysik werden für verschiedene Wolkenregime untersucht und gegenübergestellt, was schließlich zur Beantwortung der Frage beitragen wird, wie makro- und mikrophysikalische Eigenschaften der Wolken die 3D-Natur der Strahlung beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5626: Wolkenstruktur und Klima - Schließung der 3D-Lücke