Aerosol-Wolken-Strahlungs-Interaktion über Neuseeland-Aotearoa

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Heike Kalesse-Los; Dr. Patric Seifert
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 558943790

In den letzten Jahrzehnten wurden erhebliche Fortschritte bei der Erforschung der Rolle von Aerosolpartikeln bei Wolkenprozessen erzielt. Es ist unbestritten, dass bis zu Temperaturen von -38°C jeder primär gebildete flüssige oder gefrorene Hydrometeor ein Aerosolpartikel für seine Bildung benötigt, das entweder als Wolkenkondensationskeim (CCN) oder als Eiskeimpartikel (INP) wirkt. Eine Quantifizierung des Einflusses, den Störungen in der Aerosolbelastung auf die mikrophysikalische Struktur einer Wolke und ihre Entwicklung haben, ist jedoch immer noch kaum zu erreichen. Es besteht dringender Bedarf, diesen Mangel an wissenschaftlichem Verständnis zu beheben, da moderne physikalische Darstellungen von Wolkenprozessen insbesondere in Regionen, in denen die Aerosolbelastung vom allgemeinen Mittelwert abweicht, mangelde Genauigkeit aufweisen. Eine Schlüsselregion auf der Erde, in der dieses Problem am deutlichsten zutage tritt, ist das Gebiet des Südlichen Ozeans in den mittleren Breiten der südlichen Hemisphäre. Einerseits gehört diese Region zu den Gebieten mit der geringsten Aerosolbelastung auf dem Globus. Andererseits ist die Menge an unterkühltem Flüssigwasser mit Temperaturen zwischen 0 und -38°C in dieser Region sehr hoch. Selbst modernste allgemeine Zirkulationsmodelle (GCM) können dieses herausragende Merkmal entweder nicht reproduzieren oder sie verschieben die Ungenauigkeiten zu anderen Parameters. Dies deutet darauf hin, dass das derzeitige wissenschaftliche Verständnis der Beziehung zwischen Aerosolstörungen und mikrophysikalischen Wolkeneigenschaften erhebliche Defizite aufweist. Die Folgen sind starke Abweichungen zwischen dem simulierten und dem beobachteten Strahlungshaushalt und eine ungenaue Darstellung der Niederschlagsmuster in den Simulationen. Im Rahmen dieses Projektvorschlags soll eine einzigartige, gezielte und gut positionierte Kontraststudie durchgeführt werden, die die Beziehungen zwischen Aerosolbelastung, Wolken- und Niederschlagsprozessen und dem Strahlungsbudget auf der Grundlage einer einjährigen Feldkampagne mit mehreren Standorten auf der Südinsel von Aotearoa Neuseeland aufschlüsselt. Wir werden den Wechsel von australischen und südozeanisch dominierten Luftmassen und die Transformationsprozesse während des Transports über 400 km Landmasse der Südinsel zwischen zwei atmosphärischen Fernerkundungsstandorten (Invercargill, Tāwhaki) nutzen, um die Rolle der Aerosolbelastung auf die mikrophysikalischen und strahlungsphysikalischen Eigenschaften von Wolken und deren Entwicklung zu entschlüsseln. Das vorgeschlagene Projekt steht zwar für sich allein und ist unabhängig, wird aber in eine Reihe bereits geplanter Feldexperimente eingebettet sein, zu denen auch der Einsatz des HALO-Flugzeugs, des Forschungsschiffs Sonne und der mobilen bodengestützten Fernerkundungsinfrastruktur LACROS vom TROPOS gehört.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen