Untersuchung des Einflusses vulkanischer Eruptionen auf stratosphärische Aerosole und den Strahlungsantrieb

Description: Das Projekt VolARC ist eines von fünf Projekten des Antrags für die zweite Phase der DFG Forschungsgruppe VolImpact (FOR 2820), deren erste Phase im Frühjahr 2019 begann. VolARC befasst sich mit wichtigen und offenen Fragen vulkanischer Effekte auf stratosphärische Aerosole und deren Einfluss auf die Strahlungsbilanz des Erdsystems. Basierend auf den Arbeiten der laufenden Phase I sollen in Phase II folgende drei Themen bearbeitet werden:(1) Konsolidierung des Verständnisses der Entwicklung stratosphärischer Aerosolparameter nach Vulkanausbrüchen und Untersuchung der Gründe für die verbleibenden Unterschiede zwischen beobachteten und modellierten stratosphärischen Aerosolparametern (Aerosolextinktionsprofile, optische Tiefe und insbesondere die Teilchengrößenverteilung stratosphärischer Aerosols), sowie Behebung der Ursachen für die Unterschiede. Insbesondere die zeitliche Entwicklung der Aerosolgrößenverteilung soll besser verstanden werden. (2) Untersuchung des Einflusses von Modellauflösung und Transport auf die Entwicklung vulkanischer Aerosolwolken in der Stratosphäre. In Phase II wird ein “Seamless Simulation”-Ansatz verwendet, der mittels mehrerer Nests eine konsistente Modellierung aller relevanten Prozesse auf den entsprechenden Skalen ermöglicht, von der initialen Entwicklung der Vulkanwolke bis hin zu globalen und längerfristigen Skalen. (3) Untersuchung der Fähigkeit von Limb- und Okkultationsinstrumenten, vulkanische Sulfataerosole in der Stratosphäre nach stärkeren Vulkanausbrüchen zu erfassen. Bereits bei relativ moderaten optischen Tiefen wird die Sichtlinie in Limb-Geometrie optisch dicht und eine robuste Bestimmung der Aerosolextinktion problematisch. Außerdem wird untersucht, ob aktuelle Satelliteninstrument in der Lage sind, eine im Rahmen von Geoengineering Aktivitäten künstliche verstärkte stratosphärische Aerosolschicht zu erfassen und zu überwachen. Diese Themen werden durch die Synergy globaler Satellitenbeobachtung stratosphärischer Aerosolparameter im optischen Spektralbereich und globaler Modellsimulationen mit expliziter Aerosolmikrophysik untersucht. Wir werden u.a. unsere eigenen Algorithmen verwenden um aus Messungen vergangener, aktueller und zukünftiger Satelliteninstrumente (bsp. OMPS-LP, SAGE III and SCIAMACHY) Aerosolparameter abzuleiten. Die Modellsimulationen werden hauptsächlich mit ICON-ART durchgeführt, aber auch MAECHAM-HAM-Simulationen werden zum Vergleich mit Messdaten und ICON-ART-Simulationen zum Einsatz kommen. Das VolARC-Projekt ist sehr gut mit den anderen vier VolImpact-Projekten vernetzt, insbesondere durch die definierten übergreifenden Forschungsthemen an denen jeweils mehrere VolImpact-Projekte beteiligt sind. Diese Themen sind: (1) die Aerosolteilchengrößenverteilung, (2) vulkanische H2O-Injektionen in die mittlere Atmosphäre und (3) Strahlungsantrieb durch vulkanische Effekte. Darüber hinaus wird VolARC alle Aktivitäten zur Seamless-Simulation in VolImpact koordinieren.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Bildschirm ? Schwefelverbindung ? Sulfat ? Schwefel ? Aerosol ? Partikelgrößenverteilung ? Satellit ? Strahlungsbilanz ? Vulkanismus ? Bilanz ? Daten ? Evolution ? Messdaten ? Stratosphäre ? Studie ? Wirkungsforschung ? Modellierung ? Mittlere Atmosphäre ? Solares Geoengineering ? Wirkungsmodell ? Geoengineering ? Strahlungsantrieb ? Erdsystem ? Spektrum ?

Region: Mecklenburg-Western Pomerania Hamburg Bremen

Bounding boxes: 12.5° .. 12.5° x 53.83333° .. 53.83333°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Finanzielle Förderung)
• Max-Planck-Institut für Meteorologie (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)
• Universität Bremen, Institut für Umweltphysik (Projektverantwortung)
• Universität Greifswald, Institut für Physik (Projektverantwortung)

Time ranges: 2019-01-01 - 2025-08-18

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Constraining the effects of volcanic eruptions on stratospheric aerosols and radiative forcing
  Description: This project proposal (VolARC) is one of five scientific proposals for the second phase of the DFG research unit VolImpact (FOR 2820), whose first phase has started in spring 2019. The VolARC project deals with key aspects of volcanic effects on stratospheric aerosols and their impact on the radiative balance of the Earth system. Based on the work of phase I, we will address three science objectives: (1) Consolidating our understanding of the evolution of stratospheric aerosol parameters after volcanic eruptions and investigating the reasons for differences between measured and modelled stratospheric aerosol data sets (i.e. aerosol extinction profiles, aerosol optical depth and the aerosol particle size distribution). Here, a special focus will be on understanding the temporal variation of the stratospheric aerosol particle size distribution after volcanic eruptions.(2) Estimating the impact of model resolution and transport on stratospheric aerosol evolution. Significantly enhancing the work in phase I, we will employ a seamless simulation approach involving different nests in order to be able to consistently simulate all processes at their relevant scales, from the initial development of the volcanic plume up to global and long-term scales. (3) Investigating the sensitivity of limb-scatter and solar occultation measurements to stratospheric aerosols after strong volcanic eruptions as well as their capability to monitor possible geoengineering experiments. The first aspect is relevant, because current limb and occultation instruments will become insensitive to stratospheric aerosols already at relatively moderate aerosol optical depths. This is because of the long slant path in limb geometry. These effects are well known, but have never been investigated in a systematic study. The second aspect is also highly important in the light of potential solar radiation management activities based on the injection of sulfur compounds into the stratosphere. The research topics will be addressed by exploiting the synergy of global satellite observations of stratospheric aerosol parameters (mainly in the optical spectral range) and of model simulations with explicit stratospheric aerosol microphysics. We will employ our own algorithms to retrieve aerosol parameters from measurements with past, current and future satellite instruments, including, e.g. OMPS-LP, SAGE III and SCIAMACHY. The model simulations will be mainly based on ICON-ART, but MAECHAM-HAM will also be employed to provide some quick model intercomparison data. The VolARC project is well connected to the other four projects of VolImpact, for example via the overarching science topics that will be addressed by multiple VolImpact projects. These topics are: (1) the aerosol particle size distribution, (2) volcanic H2O injections into the middle atmosphere and (3) radiative forcing. In addition, VolARC will be coordinating the seamless simulation activities across the entire research unit. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1118670

Status

Aktiv

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