Das Hamburger Luftmessnetz (HaLm) * betreibt 15 Messstationen zur Überwachung der Luftqualität * unterscheidet zwischen Hintergrund-, Ozon- und Verkehrs-Messstationen * misst kontinuierlich gemäß EU-Richtlinien und dem Bundesimmissionsschutzgesetz Die Hintergrund-Messstationen dienen der allgemeinen Luftüberwachung. Sie erfassen die Schadstoffkomponenten Schwefeldioxid (SO2), Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO2) und Schwebstaub (Feinstaub-PM10: Partikel kleiner als 10 Mikrometer und Feinstaub-PM2,5: Partikel kleiner als 2,5 Mikrometer). Eine Station misst außerdem Kohlenmonoxid (CO). Die Ozon-Messstationen ermitteln neben Ozon (O3) auch die NO2- und NO-Belastungen. An den Verkehrs-Messstationen werden die für den Autoverkehr typischen Schadstoffe NO, NO2 und Feinstaub-PM10 bzw. Feinstaub-PM2,5 sowie z.T. Benzol und CO gemessen. Die Messungen finden gemäß EU-Richtlinien und dem Bundes-Immissionsschutzgesetz kontinuierlich statt und erfüllen folgende Aufgaben/Zwecke: * Messungen nach den EU-Richtlinien für Feinstaub-PM10/PM2,5, Schwefeldioxid (SO2), Stickstoffdioxid (NO2), Benzol, Kohlenmonoxid (CO) und Ozon (O3), umgesetzt in der 39. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (39. BImSchV) * Ozonwarn- und -Informationsdienst * Information der Öffentlichkeit * Bereitstellung von Daten für immissionsschutzrechtliche Genehmigungen * Aufstellung von Daten-Zeitreihen zur Ermittlung von Belastungstrends * allgemeine Überwachung der Luftqualität entsprechend der Vierten Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz Nach automatischer und manueller Plausibilitätsprüfung werden die Messdaten in einer Datenbank vorgehalten und können in der Zentrale des Hamburger Luftmessnetzes mit verschiedenen Software-Tools ausgewertet werden. Aktuelle Stundenmittelwerte werden über Videotext (Norddeutscher Rundfunk NDR Seite 678, Hamburg1 Seite 155) und Internet (https://luft.hamburg.de) der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt. In dem Internetangebot finden sich darüber hinaus zusammengefasste und historische Daten, Charakterisierungen der Messstationen sowie weitere inhaltliche Erläuterungen.
Grundidee der Forschungsarbeit ist es, die nachvollziehbaren und kontrollierbaren Luftstroemungen in einem Tunnel zu nutzen, um aus der Abgasbeladung der Luft die Emissionen von Fahrzeugkollektiven zu bestimmen. Hauptvorteil dieser Vorgehensweise ist, dass diese Schadstoffbilanzierung weitgehend frei von aeusseren Einfluessen (z. B. Windstaerke, Windrichtung, Sonneneinstrahlung, Schadstoffemissionen anderer Quellgruppen) unter kontrollierbaren Randbedingungen durchgefuehrt werden kann. Die Bilanzierung erfolgt fuer die Komponenten Kohlenmonoxid, Stickstoffoxide, Kohlenwasserstoffe und Partikel (Russ). Der entscheidende Vorteil dieser Messungen besteht darin, dass das Emissionsverhalten unter Bedingungen, wie sie in der Praxis (hier: staedtische Hauptverkehrsstrassen) auftreten, bestimmt wird und die reale Fahrzeugflotte zu Grunde liegt. Der ausgewaehlte 2,3 km lange Tunnel der B 14 in Stuttgart-Heslach diente damit quasi als Grosslabor. Zur Bestimmung des aktuellen Fahrzeugkollektivs und des jeweiligen Verkehrsablaufs wurden ebenfalls umfangreiche Messungen und Erhebungen durchgefuehrt (z. B. Verkehrsstaerke, Verkehrszusammensetzung, Geschwindigkeit, Antriebsart, Hubraum, Leistung, Alter des Kfz). Die so ermittelten spezifischen Abgas-Emissionsfaktoren fuer Kraftfahrzeugstroeme koennen bei Wirkungsanalysen (z. B. Nutzen-Kosten-Untersuchungen von Strassenbauprojekten), bei Emissionskatastern, zur Kalibrierung von Ausbreitungsmodellen, zur Ableitung typischer Tagesganglinien einzelner Schadstoffe und auch zur Anpassung von Tunnellueftungen verwendet werden.
Selen ist einerseits ein essentieller Nährstoff, andererseits aber in erhöhten Konzentrationen hochtoxisch. Die in Wasser löslichsten Se-Spezies sind Selenit (Se(IV)) und Selenat (Se(VI)). Sobald diese in die aquatische Umwelt gelangen, können sie rasch Konzentrationen erreichen, die für die aquatischen Nahrungsketten toxisch sind. In diesem Antrag wollen wir das Potenzial von sulfidisiertem nullwertigem Eisen (S-ZVI) untersuchen, um Se(VI) zu Se(0) und/oder Se(-II) zu reduzieren. Die Sulfidisierung von ZVI hat in den letzten 3 bis 4 Jahren zunehmende Aufmerksamkeit erfahren als eine Methode zur Verbesserung der Selektivität und Spezifität des Schadstoffabbaus bei der Verwendung von ZVI als abiotischem Reduktionsmittel. Bis heute wurde jedoch noch keine Studie zur Wirkung auf die Entfernung von Selenat durchgeführt. In der vorgeschlagenen Arbeit werden wir in drei Arbeitspaketen die folgende Hypothese untersuchen: i) Das S/Fe-Verhältnis in S-ZVI bestimmt seine Reaktivität gegenüber Se(VI), ii) die Anwesenheit von Sauerstoff und Fe(II) beeinflusst die Wirksamkeit von S-ZVI im Hinblick auf die Reduktion von Se(VI), iii) die Se(VI)-Reduktion durch S-ZVI wird durch den pH-Wert aufgrund elektrostatischer Effekte beeinflusst, und iv) die Anwendung von S-ZVI-Teilchen in Filterbett-Systemen ist eine wirksame Methode zur Entfernung von Selenat. Die Kinetik und Mechanismen der Wechselwirkung zwischen S-ZVI und Selenat werden in Batch-Experimenten in Kombination mit Synchrotron-basierten Methoden in Zusammenarbeit mit der Canadian Light Source untersucht. Zusätzlich werden wir Filterbett-Experimente mit S-ZVI durchführen.
Aktuelle Wettermodelle haben Schwierigkeiten die räumliche Niederschlagsverteilung von konvektiven Wolkensystemen korrekt zu modellieren, was die Vorhersage der Niederschlagsintensität und -dauer erschwert. Ziel dieses Projekts ist es zu untersuchen, wie Eispartikeleigenschaften die Entwicklung stratiformer Niederschlagsregionen innerhalb konvektiver Systeme beeinflussen. Hierzu schlagen wir die synergetische Nutzung zweier polarimetrischer Radarsysteme vor, des C-Band POLDIRAD des DLR in Oberpfaffenhofen und des Ka-Band MIRA-35 der LMU in München. Zum einen werden dazu Details der Eismikrophysik mittels einer neuen Methode beleuchtet. Zum anderen werden die Konvektionszellen mit Hilfe des operationellen DWD Radarnetzwerks verfolgt, um zeitliche Entwicklung und horizontalen Kontext zu erfassen. Für die konkreten Beobachtungstage werden wir die räumliche Entwicklung zwischen konvektiven und stratiformen Regionen mit hochaufgelösten Wettermodellläufen mit unterschiedlichen Mikrophysik-Schemata vergleichen. Ziel dieses Vergleichs ist es zu verstehen, warum die meisten Schemata die Radarreflektivität in konvektiven Regionen noch immer überschätzen und warum gleichzeitig zu wenig stratiformer Niederschlag produziert wird.In Phase 1 konnten wir die Machbarkeit koordinierter C- und Ka-Band Messungen an den beiden Standorten demonstrieren und einen Algorithmus zur Ableitung von Eispartikeleigenschaften entwickeln. Dabei konnten wir ein tieferes Verständnis der bestehenden Mehrdeutigkeiten gewinnen, welche durch die unbekannte Eispartikeldichte verursacht werden. Gleichzeitig wurden für die zahlreichen Beobachtungstage entsprechende Wettermodellläufe mit fünf unterschiedlichen Mikrophysik-Schemata durchgeführt, um die Variabilität klassischer Parameter (z.B. Anzahl, Höhe und räumliche Verteilung der Zellkerne) zwischen den Schemata zu analysieren. In Phase 2 wollen wir unsere Methoden aus Phase 1 weiterentwickeln, um noch unbekannte Größen wie die Eispartikeldichte und die räumliche Struktur des Gesamtsystems bestehend aus konvektivem Zellkern und stratiformen Teil zu erfassen. Dies ermöglicht es uns zu untersuchen wie mikrophysikalische Prozesse wie Bereifung und Aggregation Eispartikel modifizieren und damit deren Transport in den stratiformen Niederschlagsbereich beeinflussen. Um bestehende Mehrdeutigkeiten einzugrenzen, werden wir dazu Messungen der Fallgeschwindigkeit und der linearen Depolarisation mit einbeziehen. Diese Höhen-Zeit-Schnitte werden mit den Zell-Trajektorien in einem Datensatz von etwa 100 konvektiven Tagen zeitlich wie statistisch in Verbindung gebracht, um die beobachtete und modellierte Mikrophysik im konvektiv-stratiformen Übergang einzuordnen. Dazu wird die Verfolgung von Zellen in Messung und Modell auf die umgebende stratiforme Niederschlagsregion ausgeweitet. Die Kombination der horizontalen und vertikalen Perspektive ist dabei eine wesentliche Neuerung unseres Ansatzes im Vergleich zu bisherigen Studien.
Projektbeginn: 2020 / Projektende: 2024 Mithilfe eines erweiterten Umweltsensitiven Verkehrsmanagement (eUVM) soll die Luftschadstoffbelastung in hochbelasteten Straßen und städtischen Teilräumen gesenkt werden. Darüber hinaus sollen langfristig der Verkehr verringert und die Mobilität umweltverträglicher gestaltet werden. Für die Umsetzung von verkehrlichen Maßnahmen bedarf es einer umfassenden Datenbasis im Bereich Verkehr und Umwelt. Das eUVM Projekt schafft hierfür die Grundlagen und erfasst u.a. erstmals alle öffentlichen Parkplätze in Berlin und analysiert die Auswirkung neuer Parkraumbewirtschaftungsgebiete . Weiterhin wird die Digitale Plattform Stadtverkehr (DPS) weiterentwickelt und umweltsensitive Funktionserweiterungen vorgenommen. Darüber hinaus wird erstmals eine KI-basierte Luftschadstoffprognose entwickelt. Konkrete Maßnahmen zur Stärkung des Radverkehrs werden im Rahmen des eUVM Projektes ab 2024 umgesetzt. Sie umfassen unter anderem den Aufbau von Fahrradreparaturstationen , eine clevere Ampelschaltung für den Radverkehr sowie den Aufbau von „Grüne-Welle-Assistenten“ („Green-Light-Optimal-Speed-Advisory“ – GLOSA) für Fahrradfahrende. Die GLOSA-Anzeigen weisen die Fahrradfahrenden darauf hin ob sie die nächste Ampel bei grün oder rot erreichen. Mit diesen Informationen soll der Radverkehr durch weniger Stop-and-Go attraktiver gemacht werden. Zusätzlich zu den konkreten Maßnahmen sensibilisiert die Kommunikationskampagne Weniger Dicke Luft die Bevölkerung für verkehrsbedingte Luftschadstoffe und macht auf den Nutzen von Verkehrsdaten für einen optimierten Verkehrsablauf aufmerksam Damit soll auch die Verkehrsmittelwahl beeinflusst werden und der Umweltverbund (ÖPNV; Fuß- und Radverkehr) gestärkt werden. Zum Ende des Projektes sollen die eingeführten Maßnahmen hinsichtlich ihres Effektes und ihrer Akzeptanz bewertet werden. Im Rahmen des eUVM-Projektes fanden in 11 Parkzonen vom Zeitraum Juni 2022 – März 2024 Vor- und Nachbefahrungen mit Scanfahrzeugen statt um die Wirkung der Parkraumbewirtschaftung zu untersuchen und zu bewerten. Die Lage der Parkzone kann im Geoportal des Landes Berlins eingesehen werden. Die Ergebnisse jeder im Detail untersuchten Zone werden in einem „Parkzonen-Report“ zusammengefasst. Diese werden auf der Website „Weniger dicke Luft“ nacheinander veröffentlicht. Die ersten Reports sind dort bereits zu finden. Ein Endbericht wird voraussichtlich bis Herbst 2025 folgen. Die Erfassung des Angebots an Parkplätzen im öffentlichen Straßenraum mittels Scan-Fahrzeugen innerhalb des S-Bahn Rings ist abgeschlossen und auf der Website der Verkehrsinformationszentrale (VIZ) Berlin veröffentlicht. Auf der gesamten Landesfläche wurden rund 1,2 Millionen Straßenparkplätze erfasst. 14% des erfassten Angebots sind bewirtschaftet. Die Erfassung der Straßenparkplätze außerhalb des S-Bahn Rings wird Ende des Jahres 2024 veröffentlicht. In den Parkzonen 65, 77, 81, 82, 84–88, 89 und 92 wurde die Wirkung der Parkraumbewirtschaftung genauer untersucht. Für diese Zonen werden derzeit zonenspezifische Reports erstellt. Im geplanten Endbericht sollen bis Ende 2024 übergreifende Ergebnisse zusammengefasst werden. Methodik der Kartierung von öffentlichen Straßenparkplätzen Zum Datensatz (Karte, VIZ Berlin) Download des Datensatzes Weitere Informationen Im Rahmen des eUVM Projektes wurde eine KI-basierte Vorhersage der Luftschadstoffe für die nächsten vier Tage erstellt. Seit Juni 2024 steht die Prognose über die Digitale Plattform Stadtverkehr zur Verfügung. Dargestellt werden die Vorhersagen für Stickstoffdioxid (NO 2 ), das zum aller größten Teil durch den Berliner Verkehr verursacht wird, und für Partikel kleiner 10 Mikrometer (µm) (PM 10 ) und kleiner 2,5 µm (PM 2,5 ), die besonders gesundheitsschädigend sind. Weitere Informationen Abschlussbericht – Luftschadstoffprognose in Berlin mit Machine-Learning-Methoden Mit 20 neuen Fahrradreparaturstationen soll der Radverkehr in allen Berliner Bezirken gestärkt werden, in dem alle die Möglichkeit bekommen, grundlegende Reparaturen selbstständig vorzunehmen. An den Stationen können die Räder, Kinderwägen und Rollstühle aufgepumpt und mit Werkzeugen repariert werden. Die Reparaturstationen sind an Orten platziert, an denen starke Radverkehrsaufkommen gemessen wurden oder gezielt der Radverkehr gefördert werden soll. Dazu wurden verschiedene Radverkehrsdaten verschnitten und die Einschätzung der Sachverständigen aus den Bezirken, sowie Quartiers- und Stadtteilzentren, berücksichtigt. Weitere Informationen Im eUVM-Projekt wurden vielfältige Verkehrsdaten analysiert, darunter Mobilfunkdaten und GPS-Trip-Daten. Dabei wurden Aspekte wie Abbiegeverhalten, Reisezeitverzögerungen, Pendlerverhalten, Fuß- und Radverkehr sowie Stauschwerpunkte untersucht. Die Top 10 Stauschwerpunkte in Berlin wurden genauer betrachtet. Es ist auffällig, dass diese überwiegend im Osten der Stadt liegen. Das liegt daran, dass die im Westen gelegenen Stadtautobahnen in der Analyse nicht berücksichtigt wurden, da der Verkehrsfluss auf den städtischen Hauptverkehrsstraßen untersucht werden sollte. Platz 1 der Berliner Stauschwerpunkte nimmt die Karl-Marx-Allee ein, gefolgt von Karl-Marx-Straße und Landsberger Allee. Die Analysen bilden die Grundlagen um zielgerichtete Maßnahmen zur Verbesserung des Verkehrs zu entwickeln. Die Ergebnisse sind auf der Digitalen Plattform Stadtverkehr veröffentlicht. Digitale Plattform Stadtverkehr Aktuelle Pressemitteilungen zum eUVM Projekt Projektleitung “Digitalisierung kommunaler Verkehrssysteme” – Teil des Sofortprogramms Saubere Luft
Since 2006, the Institute for Meteorology and Climate Research (IMK-TRO) is involved in intensive field measurements at the Dead Sea. Long term measurements of meteorological parameters, particle concentrations and ozone mixing ratios were initiated - accompanied by short term activities like vertical profiling and determination of radiation and the surface energy balance. Objective and Results: The objective is to study the mesoscale wind systems and their role in the distribution of pollutants near the Dead Sea. Preliminary data evaluation shows that a complexe superposition of various wind systems is abundant. The existence of the widespread lake plays a mayor role in the development of atmospheric layering during the course of the day. However, synoptic influence can disturb the regional system. Since September 2006 an permanent meteorological station is working at Massada National Monument approx. at elevation sea level. Measurements of the actual week are shown here . The whole data set is available on request.
Aerosolpartikel spielen eine wichtige Rolle für das regionale und globale Klima. Weltweit gibt es deshalb zahlreiche Messstationen, von denen allerdings nur ein kleiner Teil die marine Grenzschicht (MBL) erfasst, obwohl etwa 70% der Erdoberfläche mit Wasser bedeckt sind. Dieses Projekt soll dazu beitragen, das Wissen über Quellen und Austauschprozesse von Aerosolpartikeln in der MBL mithilfe einer Messkampagne über den Azoren im Nordostatlantik, welche nahezu unbeeinflusst von lokalen Quellen sind, zu verbessern.Die zentrale Hypothese ist, dass sowohl Ferntransport aus Nordamerika, als auch Partikelneubildung in der freien Troposphäre (FT) und an Wolkenrändern mit anschließendem Vertikaltransport wesentlich zur Anzahlkonzentration der Aerosolpartikel in der MBL beitragen. Das Verständnis der Partikelquellen und Senken zusammen mit dem vertikalen Partikelaustausch zwischen MBL und FT ist daher eine Grundvoraussetzung für die Vorhersagbarkeit der Partikelanzahlkonzentration in den unteren Schichten der MBL wo sie z.B. für die Wolkenbildung von großer Bedeutung ist. Diese Prozesse sind bisher über dem offenen Ozean nur unzureichend quantifiziert. Zur Verifizierung der Hypothese sollen vertikale Austauschprozesse und Partikelquellen über den Azoren mit hoher räumlicher Auflösung untersucht werden. Dazu werden mit einer am TROPOS entwickelten hubschraubergetragenen Messplattform Partikelanzahlkonzentration und Vertikalwind mit einer zeitlichen Auflösung gemessen, die erstmalig eine direkte Bestimmung des vertikalen turbulenten Partikelflusses in verschiedenen Höhen ermöglicht. Die hierfür notwendigen schnellen Partikelmessungen von mind. 10 Hz werden durch den Einsatz eines schnellen Partikelzählers ermöglicht, welcher am TROPOS im Rahmen eines abgeschlossenen DFG-Projektes entwickelt und erfolgreich eingesetzt wurde. Durch dieses Gerät ist es ebenfalls möglich zu prüfen, ob auch in dieser Region regelmäßig die Neubildung von Aerosolpartikeln an Wolkenrändern stattfindet, wie es an Passatwolken auf Skalen von wenigen Dekametern beobachtet wurde. Weiterhin werden Anzahlgrößenverteilungen von Aerosolpartikeln sowie Absorptionskoeffizienten bei drei Wellenlängen bestimmt. Damit sind Rückschlüsse auf die Herkunft der untersuchten Aerosolpartikel möglich.Da die Hubschrauberflüge zeitlich begrenzt sind und damit nur Momentaufnahmen darstellen, werden zusätzlich kontinuierliche Messungen der Partikelanzahlgrößenverteilung an zwei bodengebundenen Stationen installiert. Eine dieser Stationen ist wenige Meter über Meeresniveau gelegen, die andere auf 2200 m und somit in der FT. Damit wird auf der Basis kontinuierlicher Messungen über einen Zeitraum von einem Monat die Untersuchung der Austauschprozesse zwischen MBL und FT ermöglicht. Mit Hilfe der gewonnen Datensätze können Einflüsse globaler Klimaänderungen auf das lokale Klima und mögliche Rückkopplungseffekte über den Einfluss von Aerosol auf Wolken in dieser Region besser eingeordnet werden.
Die Verteilungen vieler Spurengase wie HNO3, O3 und ClONO2 im polaren Vortex werden durch polare Stratosphärenwolken (PSCs) beeinflusst. NAT (Nitric Acid Trihydrate)-Teilchen, die ein Typ von PSC-Teilchen sind, können auf Größen anwachsen, die zu einem Absinken der Teilchen führen und somit zu einer Umlagerung von NOy. In denitrifizierten Luftmassen dauert der Ozonabbau länger an, da die Chlordeaktivierung dort verlangsamt abläuft. Wenn man die Verteilung der wichtigen Spurengase möglichst genau simulieren möchte, muss man diese Prozesse verstanden und im Modell berücksichtigt haben. Vor allem Bildung und Wachstum der NAT-Teilchen ist dabei sehr wichtig, da diese Prozesse in Modellen nur auf Basis von Messungen parametrisiert, aber bis jetzt noch nicht komplett verstanden sind. Selbst bei verbesserten Parametrisierungen treten immer noch Abweichungen zwischen Simulation und Messung (z.B. Größenverteilung der NAT-Teilchen, NOy Umlagerung) auf.Messungen des flugzeuggetragenen Infrarot-Limbsounders CRISTA-NF (CRyogenic Infrared Spectrometers and Telescope for the Atmosphere - New Frontiers) werden verwendet, um mehr über die relevanten Prozesse zu lernen. CRISTA-NF misst Höhenprofile der thermischen Emission verschiedener Spurengase im mittleren Infrarot. Die Messungen ermöglichen die Herleitung 2-dimensionaler Vorhänge der Mischungsverhältnisse unterschiedlicher Spurengase (z.B. HNO3, CFC-11, O3, ClONO2) und zudem die Detektion verschiedener PSCs (NAT, STS (Supercooled Ternary Solution) und Eis). Kleine NAT-Teilchen (Radius größer als 3 mym) verursachen eine spektrale Signatur, die zur Detektion verwendet wird. Neue Ergebnisse zeigen, dass es zu einem Verschub der Signatur kommen kann und dass die Stärke des Verschubs von der Größenverteilung der Teilchen abhängt. In der bestehenden Detektionsmethode wird der Verschub nicht berücksichtigt und die Methode wird verbessert werden, um Fehlinterpretationen zu reduzieren. Zudem wird die neue Methode die Herleitung von Informationen über die Größenverteilung kleiner NAT-Teilchen ermöglichen. Weiterhin soll der Strahlungseinfluss aufgrund der PSCs im Retrieval berücksichtigt werden, was die Herleitung von Spurengasmischungsverhältnissen in der Gegenwart von PSCs deutlich verbessert.Innerhalb des Projekts werden Simulationen des Chemie-und-Transport-Modells ClaMS (Chemical Lagrangian Model of the Stratosphere) verwendet werden. Vergleiche zwischen den CRISTA-NF Beobachtungen und den Modellergebnissen werden genutzt, um die wichtigen Prozesse besser zu verstehen. Detaillierte Vergleiche ermöglichen die Untersuchung verschiedener Aspekte, wie den Einfluss eines möglichen Temperaturbias oder Temperaturschwankungen auf die NAT Bildung und den Einfluss der Modellauflösung (zeitlich und räumlich). Vor allem kann man aber die Bildung von und die HNO3-Aufnahme durch NAT- und STS-Teilchen, die zur selben Zeit vorhanden sind, untersuchen sowie die Konsequenzen auf die Größenverteilungen und NOy Umlagerung.
Die Asian Tropopause Aerosol Layer (ATAL), eine Schicht mit erhöhtem Aerosolgehalt, tritt jedes Jahr von Juni bis September in 14-18 km Höhe in einem Gebiet auf, das sich vom Mittelmeer bis zum westlichen Pazifik erstreckt. Hinsichtlich der Zusammensetzung der Partikel, sowie ihrer Bedeutung für die Strahlungsbilanz in dieser klimasensitiven Höhenregion bestehen große Unsicherheiten. Die bisher einzigen Flugzeugmessungen aus dem Zentrum der ATAL wurden 2017 im Rahmen der StratoClim Kampagne von Kathmandu aus gewonnen. Dabei entdeckten wir mit Hilfe des Infrarotspektrometers GLORIA auf dem Forschungsflugzeug Geophysica, dass feste Ammoniumnitrat (AN) â€Ì Partikel einen beträchtlichen Teil der Aerosolmasse ausmachen. Diese zählen zu den effizientesten Eiskeimen in der Atmosphäre. Zudem zeigte die gleichzeitige Messung von Ammoniakgas (NH3) durch GLORIA, dass dieses Vorläufergas durch starke Konvektion in die obere Troposphäre verfrachtet wird. Im Rahmen der PHILEAS-Kampagne schlagen wir eine gemeinsamen Betrachtung von atmosphärischen Modellsimulationen und Messungen vor, um die Zusammensetzung, Ursprung, Auswirkungen und Verbleib der ATAL-Partikel zu untersuchen â€Ì insbesondere im Hinblick auf ihre Prozessierung sowie ihren Einfluss auf die obere Troposphäre und die untere Stratosphäre der nördlichen Hemisphäre. Messungen von monsunbeeinflussten Luftmassen über dem östlichen Mittelmeer sowie über dem nördlichen Pazifik werden es uns erlauben, Luft mit gealtertem Aerosol- und Spurengasgehalt zu analysieren und damit die StratoClim-Beobachtungen aus dem Inneren des Monsuns zu komplementieren. Um dabei die wahrscheinlich geringeren Konzentrationen an Aerosol und Spurengasen zu quantifizieren, schlagen wir vor, die GLORIA-Datenerfassung von NH3 und AN u.a. durch die Verwendung neuartiger spektroskopischer Daten zu verbessern. Ferner werden wir die Analyse der GLORIA-Spektren auf Sulfataerosole sowie deren Vorläufergas SO2 auszudehnen. Auf der Modellseite werden wir das globale Wetter- und Klimamodellsystem ICON-ART weiterentwickeln, um die ATAL unter Einbeziehung verschiedener Aerosoltypen (Nitrat, Ammonium, Sulfat, organische Partikel, Staub) zu simulieren â€Ì unter Berücksichtigung der hohen Eiskeimfähigkeit von festem AN. Modellläufe werden durchgeführt, um einerseits einen globalen Überblick über die Entwicklung der ATAL 2023 zu gewinnen und zudem detaillierte, auf die relevanten Kampagnenperioden zugeschnittene, wolkenauflösende Informationen über die Aerosol-Wolken-Strahlungs-Wechselwirkungen zu erhalten. Über die direkte Analyse der PHILEAS-Kampagne hinausgehend wird diese Arbeit die Grundlage für eine verbesserte Analyse von Aerosolparametern aus GLORIA-Beobachtungen früherer und zukünftiger HALO-Kampagnen sowie aus Satellitenbeobachtungen legen. Darüber hinaus wird sie ICON-ART, einem der zentralen Klimamodellsysteme in Deutschland die Simulation von Aerosolprozessen sowie Aerosol/Wolken-Wechselwirkungen im Zusammenhang mit der ATAL ermöglichen.
Neuere Forschungsergebnisse legen nahe, dass Ozon in der mittleren Atmosphäre (10 bis 90 km) von der oberen Atmosphäre beeinflusst werden kann, durch Absinken von NOx (N, NO, NO2) aus Quellregionen in der unteren Thermosphäre (90 bis 120 km) im polaren Winter. Da Ozon eine der wesentlichen strahlungsaktiven Substanzen in der mittleren Atmosphäre ist, können Änderungen im Ozonbudget Temperaturen und Zirkulation der Atmosphäre bis zum Erdboden herunter beeinflussen. Da die Stärke dieser thermosphärischen Einträge mit der geomagnetischen Aktivität variiert, stellen diese winterlichen NOx-Zunahmen einen möglichen Mechanismus der Sonne-Klimakopplung dar. Derzeit sind gängige Chemie-Klimamodelle aber nicht in der Lage, die Quellregion des NOx in der unteren Thermosphäre und den Transport in die mittlere Atmosphäre im polaren Winter realistisch zu simulieren. Um diese Kopplung von der oberen Atmosphäre in die mittlere und untere Atmosphäre in den Modellen realistisch darzustellen, ist eine gute Darstellung der primären Prozesse notwendig: Änderungen der chemischen Zusammensetzung durch präzipitierende Elektronen aus der Aurora, Joule-Heizen, und das daraus folgende Kühlen im infraroten Spektralbereich sowie die Anregung von Schwerewellen. Da in der unteren Thermosphäre angeregte Schwerewellen sich nach oben ausbreiten, kann der letztgenannte Prozess auch einen Einfluss auf die Umgebung von Satelliten in niedrigen Orbits haben. In dem hier vorgeschlagenen Projekt werden wir das gekoppelte Chemie-Klimamodell xEMAC verwenden, welches in seiner derzeitigen Konfiguration bis in die untere Thermosphäre (170 km) reicht, um den Einfluss der verschiedenen mit geomagnetischer Aktivität verbundenen Prozesse auf den Zustand der unteren Thermosphäre, und deren Darstellung in Chemie-Klimamodellen, zu untersuchen. Dazu wollen wir in Zusammenarbeit mit unserem Kooperationspartner an der Jacobs-Universität Bremen die zeitliche und räumliche Variation von Joule-Heizen und Teilchenniederschlag im Modell durch Beobachtungen des Swarm-Instrumentes vorgeben. Sowohl geomagnetisch ruhige als auch sehr aktive Zeiten sollen untersucht werden. Das Modell wird im Rahmen dieses Projektes weiter nach oben erweitert werden, um voraussichtlich in der zweiten Phase des SPPs auch den Einfluss auf die Umgebung von Satelliten zu untersuchen. Der modellierte Einfluss von geomagnetischer Aktivität soll durch adäquate Beobachtungen validiert werden, und Modellergebnisse werden analysiert, um den Einfluss von Joule-Heizen und Teilchenniederschlag auf die chemische Zusammensetzung, Temperatur, und Zirkulation der unteren Thermosphäre sowie deren Kopplung einerseits in die untere und mittlere Atmosphäre, andererseits in die obere Atmosphäre, zu untersuchen. Ziel dieses Projektes ist es, das Verständnis von Sonne-Klimakopplung und die Darstellung der beteiligten Prozesse in Chemie-Klimamodellen zu verbessern, sowie geomagnetische Einflüsse auf die Umgebung von Satelliten zu untersuchen.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 7113 |
| Europa | 11 |
| Kommune | 5 |
| Land | 190 |
| Wirtschaft | 1 |
| Wissenschaft | 214 |
| Zivilgesellschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 42 |
| Daten und Messstellen | 4087 |
| Ereignis | 10 |
| Förderprogramm | 2845 |
| Software | 1 |
| Taxon | 3 |
| Text | 253 |
| Umweltprüfung | 2 |
| unbekannt | 273 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 4364 |
| offen | 3090 |
| unbekannt | 58 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 6784 |
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| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 75 |
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| Keine | 2248 |
| Multimedia | 3 |
| Unbekannt | 11 |
| Webdienst | 9 |
| Webseite | 4938 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 4706 |
| Lebewesen und Lebensräume | 4928 |
| Luft | 7510 |
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| Weitere | 6900 |