3D chemische charakteristische Zeiten in der mittleren Atmosphäre (CLiMAte3D)

• Antragstellerin: Professorin Dr. Claudia Christine Stephan
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 547675919

Die chemische charakteristische Zeit (CCT) ist die Zeit, in der sich die Konzentration eines bestimmten Konstituenten um den Faktor e ändert. Das Konzept der charakteristischen Zeiten wird häufig genutzt: • Um zu verstehen, welche Faktoren – Advektion, Turbulenz oder Chemie – wichtig sind für Veränderungen eines Konstituenten in einer bestimmten Region zu einer bestimmten Zeit • Um zu identifizieren, welche Quellen atmosphärischer Variabilität, z.B. planetare Wellen (PWs), Schwerewellen (GWs) und Gezeiten zu Variationen eines bestimmten Konstituenten führen • Um zu beurteilen, inwieweit sich chemische Konstituenten im Gleichgewicht befinden, was oft eine wichtige Annahme ist • Um Klimaszenarien zu konstruieren Trotz all dieser Anwendungen des Konzepts der charakteristischen Zeiten gibt es eine Reihe ungelöster Probleme: • Der reziproke Verlustterm wird häufig zur Berechnung der CCT verwendet, berücksichtig jedoch nicht die Produktion, die für die Atmosphärenchemie wichtig ist • Bisher wurde die CCT nur für 1D- und 2D-Fälle untersucht • Studien konzentrierten sich auf Mitternacht und Mittag, aber CCTs einer großen Anzahl chemischer Bestandteile haben einen Tagesgang • In ähnlicher Weise konzentrierten sich die Studien auf Tagundnachtgleiche und Sonnenwende, aber CCTs haben einen Jahresgang • Die Variation der CCTs aufgrund atmosphärischer Wellen ist weitgehend unbekannt • Es gibt keine Informationen über die CCT-Abhängigkeit vom 11-jährigen Sonnenzyklus. Auf der Basis unseres globalen 3D chemischen Transportmodells, welches sowohl advektiven wie auch diffusiven Transport berücksichtigt, berechnen wir die charakteristischen Transportzeiten. Die Ergebnisse lassen sich für die Analyse von Satelliten-, Raketen- und bodengebundenen Messungen verwenden. Im Rahmen unseres Forschungsprogramms wollen wir auch die sogenannte effektive charakteristische Zeit, welche die Produktion miteinschließt, berechnen. Wir untersuchen: • Die 3D jährliche und tageszeitliche Variation der effektiven CCT • Den Einfluss atmosphärischer Wellen • Nichtlineare Auswirkungen der Dynamik auf die Chemie • Den Einfluss des 11-jährigen Lyman-α-Sonnenzyklus Diese Forschung ist von entscheidender Bedeutung für eine zuverlässige Interpretation von Messungen, numerischen Simulationen und der Konstruktion von Klimaszenarien.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Kanada
• Mitverantwortlich: Dr. Mykhaylo Grygalashvyly
• Kooperationspartner: Professor Dr. William E. Ward