Charakterisierung atmosphärischer Sublimation von Schneefall an der Neumayer Station III in der Antarktis (CASSIOPEIA)

• Antragstellerin: Professorin Dr. Heike Kalesse-Los
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 561848493

Als Teil des Wasserkreislaufs ist der Niederschlag ein wesentlicher Bestandteil des antarktischen Klimasystems und stellt durch Schneefall (und selten Regen) eine Verbindung zwischen Atmosphäre und Kryosphäre her. Insbesondere ist der Niederschlag der wichtigste positive Faktor für die Massenbilanz des antarktischen Eisschildes. Durch die fortschreitende Erderwärmung werden die Niederschläge in der Antarktis zunehmen. Schneefallmessungen in der Antarktis sind jedoch schwierig, da es aufgrund der herausfordernden Umweltbedingungen, wie z. B. starke katabatische Winde, die in den Küstenregionen zu Schneeverwehungen führen, nur wenige Beobachtungen gibt. Katabatische Winde führen auch zu trockenen bodennahen Atmosphärenschichten, so dass ein nicht zu vernachlässigender Anteil des antarktischen Niederschlags sublimiert, bevor er den Boden erreicht. Gleichzeitig beträgt die niedrigste verlässliche Messhöhe von satellitengestützten Radargeräten über Land etwa 1,2 km für CloudSat und etwa 0,8 km für EarthCare. Daher wird die am Boden ankommende Niederschlagsmenge von satellitengestützte Radarmessungen überschätzt, falls atmosphärische Sublimation stattfindet. Atmosphärische Sublimation ist jedoch ein wichtiger Prozess, da sie die Atmosphärenschicht unter den Wolken abkühlt und befeuchtet und damit die atmosphärische Stabilität und den Strahlungshaushalt am Boden beeinflusst. Wir schlagen hier vor, zum ersten Mal die vertikale Niederschlagsstruktur über dem Ekström-Schelfeis an der Küste von Dronning Maud Land an der Neumayer III-Station zu charakterisieren und zu beurteilen, wie oft und wie viel Niederschlag unterhalb der Wolkenbasis sublimiert, bevor er auf den Boden fällt. Zu diesem Zweck werden wir synergetische bodengestützte atmosphärische Langzeitmessungen nutzen, die mit Wolkenradar, Lidar, Mikrowellenradiometer und Mikroregenradar an der Station Neumayer III im Rahmen des SPP1158-Projekts COALA (Beobachtungen von Januar bis Dezember 2023) gewonnen wurden, welche vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) seit Januar 2024 fortgesetzt werden. Wir planen auch zu untersuchen, wie die Eigenschaften des Schnees selbst, wie z.B. Fallgeschwindigkeit und Dichte, sowie meteorologische Faktoren (einschließlich Temperatur, Feuchtigkeit und Wind) die atmosphärische Sublimation beeinflussen. Außerdem wollen wir die Überschätzung des Bodenniederschlags durch satellitengestützte Radarschmessungen quantifizieren. Das vorgeschlagene Projekt ist eingebettet in die übergreifende SPP1158-Forschungsfrage zur Verbesserung des Verständnisses polarer Prozesse und Mechanismen. Unter anderem ist eine Zusammenarbeit mit den SPP1158-Projekten COALA (PL: M. Radenz, P. Seifert, TROPOS) sowie VACCINE+ (PL: S. Henning) geplant, um die vertikale Niederschlagsstruktur und atmosphärische Sublimation mit den Prozessen der Niederschlagsbildung und der Herkunft der Luftmassen sowie den jeweiligen Konzentrationen Eiskeimen und Wolkenkondensationskernen in Verbindung zu bringen.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1158: Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten
• Internationaler Bezug: Portugal, Schweiz
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Alexis Berne; Dr. Irina Gorodetskaya
• Mitverantwortlich: Dr. Martin Radenz