Description: Die Entwicklung arktischer Luftmassen ist wichtig für die Entstehung und Beständigkeit von Wolken und Niederschlag. Zwei Phänomene – warme und feuchte Einflüsse aus dem Süden sowie kalte und trockene Strömungen aus dem Norden – verursachen besonders starke und schnelle Änderungen in den Luftmassen. Während dieser Ereignisse ändern sich die Zustände z.B. der Wolken, der Stabilität und des Feuchtebudgets sowohl räumlich als auch zeitlich. Aufgrund dieser schnellen Änderungen sowie den generellen arktischen Bedingungen mit niedrigen und oft starken Inversionen, ist es schwierig die Prozesse mit globalen Modellen mit einer groben Auflösung sinnvoll wiederzugeben. Um die entscheidenden Prozesse sowohl besser zu erfassen als auch zu parameterisieren, wird in diesem Projekt eine Kombination aus detaillierten Beobachtungen mit dem HALO Flugzeug und hoch-aufgelösten Simulationen mit dem ICON-LEM verwendet. Durch die lange Reichweite des HALO Flugzeuges wird es möglich sein dasselbe Ereignis mehrmals zu messen und dadurch einen breiten Einblick in die Struktur der Luftmasse zu bekommen. Darüber hinaus wird es durch die Lagrangsche, d.h. mit der Strömung mitbewegte, Flugstrategie möglich sein, die zeitliche Entwicklung der Luftmassen während der Ereignisse zu erfassen. Durch lokale Verfeinerungen um den tatsächlichen Flug herum wird die Auflösung des ICON-LEM Setups zwischen 1 km und 100 m variieren. Mit dieser einzigartige Kombination von Flugzeugbeobachtungen und hochauflösender Modellierung wird es möglich sein, das Feuchtebudget während der beobachteten warmen und kalten Einströmungen abzuschätzen. Anhang dieser Abschätzung können anschließend offene Fragen wie die Effizienz des Niederschlages sowie deren Einfluss auf die Beständigkeit der arktischen Mischphasenwolken untersucht werden. Während die Lagrangsche Flugstrategie es ermöglicht neue und einzigartige Forschungsfragen zu untersuchen, stellt sie die Flugplanung vor eine große Herausforderung, da eine gute Abschätzung der Luftströmungen unerlässlich sein wird. Teil dieses Projekts ist es deshalb auch die Flugplanung durch hochaufgelöste Vorhersagen und die Verfolgung bestimmter Luftmassen zu unterstützen. Insbesondere die Berechnung mehrerer Trajektorien wird es ermöglichen die verbleibenden Unsicherheiten abzuschätzen und sinnvolle Flugmuster vorzuschlagen. Die vorgeschlagene Kombination von Flugzeugbeobachtungen und hochauflösender Modellierung wird zu einem besseren Verständnis der Änderungen im Feuchtebudget und der Erhaltung von Mischphasenwolken während der feuchten sowie kalten Luftströmungen in der Arktis führen.
Types:
SupportProgram
Origins:
/Bund/UBA/UFORDAT
Tags:
Bewölkung
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Blei
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Pflanzensamen
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Flugzeug
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Luftbewegung
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Verfahrenskombination
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Arktis
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Evolution
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Globalmodell
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Luftfahrzeug
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Raffination
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Trajektorie
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Wolke
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Modellierung
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Aufbereitungstechnik
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Niederschlag
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Persistenz
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Großveranstaltung
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Nordpolarmeer
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Inversionswetterlage
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Region:
Nordrhein-Westfalen
Bounding boxes:
6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°
License: cc-by-nc-nd/4.0
Language: Deutsch
Organisations
Time ranges:
2020-01-01 - 2025-06-30
Alternatives
-
Language: Englisch/English
Title: Understanding clouds and precipitation at the sub kilometer scale using HALO and ICON – Air mass transformations in the Arctic (UCP-Arctic)
Description: The evolution of arctic air masses is known to be important for the formation and persistence of clouds and precipitation. Two phenomena -- the warm moist intrusions from the south into the Arctic and the cold dry air outbreaks from the north -- are causing especially strong and fast changes in the air masses. During these events, the states of e.g., cloudiness, stability, and moisture budget change in space and time. Due to these fast changes and the arctic conditions with very low and often strong inversions, global models with a rather coarse resolution have difficulties to represent these processes. To create a better understanding and with that a better representation of the key processes, a combination of the detailed observations from the HALO aircraft and high-resolution simulations with the ICON-LEM will be applied within this project. Due to the long range of the HALO aircraft, it will be possible to measure the same event several times and thus gain a broad insight into the structure of the air mass. A Lagrangian flight strategy will be pursued to capture the temporal evolution of specific air masses during interesting events. The flights will be complemented by ICON-LEM simulations with locally refined resolutions along the flight path (between 1 km and 100 m). This unique combination of airborne observations and high resolution modelling will be used to estimate the moisture budget during the observed moist intrusions and cold air outbreaks. The moisture budget product will then be used to investigate the open questions like the precipitation efficiency during these changes and its influence on the persistence of arctic mixed-phase clouds. While the Lagrangian flight strategy will support the scientific questions and allow new and unique research, it causes huge challenges for the flight planning, as the movement of the air masses have to be estimated and tracked beforehand. This project will therefore also support the flight planning by performing high-resolution forecast and use these for the tracking of specific air masses. The application of an ensemble of trajectories will also help to estimate the remaining uncertainties to provide a reasonable estimate for useful flight patterns. Combining airborne observations and high resolution modelling will lead to a better understanding of the changes of the moisture budget and the persistence of mixed-phase clouds during the moist intrusions and cold air outbreaks.
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