Die genaue Vorhersage von Gewittern ist sowohl für die Wissenschaft als auch für die Öffentlichkeit ein wichtiges Anliegen, da konvektive Ereignisse im Sommer zu den größten Naturgefahren in unseren Breiten gehören. Um die Entstehungsprozesse von Gewittern genauer zu verstehen, ist eine Untersuchung von Konvektion auf einer hoch auflösenden Skala nötig. Nur damit kann man den heutigen Anforderungen an die Vorhersage (in Bezug auf Zeit, Raum und Intensität) gerecht werden. Zu diesem Zweck wird im nächsten Jahr im Rahmen von zwei internationalen Projekten (COPS und MAP D-PHASE) im Süden von Deutschland eine groß angelegte Messkampagne durchgeführt. Das Hauptziel dieser Kampagne ist die Erstellung eines hochwertigen Datensatzes für die Untersuchung konvektiver Prozesse, von der Auslösung von Konvektion über die Wolken- und Niederschlagsbildung bis hin zur Untersuchung von Wolkenchemie und Hydrometeoren. Damit sollen meteorologische (und hydrologische) Vorhersagen für konvektive Ereignisse verbessert werden. Sowohl bei COPS (Convective and Orographically-induced Precipitation Study; Teil des Priority Program SSP 1167 der Deutschen Forschungsgemeinschaft) als auch bei MAP D-PHASE (Mesoscale Alpine Program Demonstration of Probabilistic Hydrological and Atmospheric Simulation of flood Events in the Alpine region, ein von der Welt-Meteorologischen Organisation gefördertes Projekt) ist das Institut für Meteorologie und Geophysik in der Planungsphase vertreten. Im Rahmen des vorgeschlagenen Projektes soll die Messkampagne durch den Einsatz eines eigenen Meso-Messnetzes und Personal unterstützt werden, womit ein wichtiger Beitrag zu dem einmaligen Datensatz, der durch den Einsatz verschiedenster Messsysteme (Bodenstationen, Dopplerradar, Lidar, Satelliten, Flugzeuge, Radiosonden, ...) zu Stande kommt, geleistet wird. Mit Hilfe der Daten aus der Feldkampagne soll im Zuge des Projektes das Analyseverfahren VERA, das im Rahmen von FWF-Projekten am Institut entwickelt worden ist, einerseits für das Nowcasting von Gewittern, andererseits zur genaueren Niederschlagsanalyse, weiterentwickelt werden. Für beide Entwicklungsschritte wird dem Fingerprint-Ansatz, mit dem Zusatzinformation für das Downscaling meteorologischer Felder in die VERA-Analyse implementiert werden kann, eine wichtige Rolle zukommen. Dieser Ansatz wird für 3 Dimensionen, mehrere Fingerprints und höhere Auflösungen (bis 1km Gitterdistanz) erweitert. Mittels des Datensatzes werden neue Fingerprints entwickelt, die dazu beitragen werden, die Analysegenauigkeit für den Niederschlag und die Vorhersagbarkeit von Gewittern in Echtzeit mit Routinedaten zu verbessern. Das fertig entwickelte Analyseverfahren soll dann in einem weiteren Schritt zur Echtzeit-Validierung von hoch auflösenden Wettermodellen verwendet werden, wobei ein neuer Ansatz des Vergleiches zum Tragen kommt. Auch dadurch wird ein Beitrag zur besseren Vorhersagbarkeit von Gewittern geleistet.
Eine Fülle an wissenschaftlichen Studien hat sich mit der Reaktion der stratosphärischen und troposphärischen Dynamik auf vulkanische Aerosole beschäftigt. Wegen der geringen Anzahl an gut beobachteten großen Eruptionen sowie der internen Variabilität des Systems gibt es zwar immer noch einige unbeantwortete Fragen, aber dennoch einen allgemeinen Konsens dass große Eruptionen insbesondere zu einer Beschleunigung der stratosphärischen Meridionalzirkulation, einer Verstärkung des stratosphärischen Polarwirbels und einer troposphärischen Reaktion auf diese stratosphärische Anomalien führen. Wenig ist hingegen über die Auswirkung auf die Mesosphäre bekannt. Es gibt indirekte Hinweise auf Temperaturanomalien durch die Beobachtung von polaren mesosphärischen Wolken (PMC) sowie direkte aus Lidarbeobachtungen nach der Pinatuboeruption. Der potenzielle Mechanismus dahinter ist allerdings weitgehend unbekannt. Unser Projekt möchte diese Wissenslücke schließen.In Phase I von VolDyn konnten wir zeigen, dass Daten des HALOE (Halogen Occultation Experiment) Satelliteninstruments, welches seine Beobachtung kurz nach dem Pinatuboausbruch aufnahm, auf positive Temperaturanomalien in der oberen Mesosphäre hindeuten, die möglicherweise mit dieser Eruption zusammenhängen. Erste Simulationen mit dem UA-ICON (upper atmosphere icosahedral non-hydrostatic) Modell zeigen für die Sommerhemisphäre einen starken Einfluss der stratosphärischen Zirkulationsanomalien auf die Mesosphäre. Derzeit untersuchen wir inter-hemisphärische Kopplungsprozesse.In Phase II von VolDyn werden wir weiterhin UA-ICON nutzen, um die Sensitivität der mesosphärischen Störung systematisch auf spezifische Charakteristika einer Eruption zu untersuchen, etwa die emittierte Schwefelmasse, den Breitengrad der Eruption oder die Jahreszeit während des Ausbruches.Da die mesosphärischen Anomalien wahrscheinlich sensitiv gegenüber der Charakteristik von stratosphärischen Zirkulationsanomalien sind, wollen wir die Pinatuboeruption (der größte Vulkanausbruch in der Satellitenära) und ihren Einfluss bis in die Mesosphäre so realistisch wie möglich simulieren und dabei auf ein Nudging der Stratosphäre zurückgreifen. Unser Ziel besteht darin, nicht nur einen qualitativen, sondern auch einen quantitativen Vergleich mit existierenden Beobachtungen zu ziehen – etwas, dass für andere massive Eruptionen wie die des Tambora oder Krakatau nicht möglich ist. Um die Simulationsergebnisse mit Beobachtungen zu vergleichen, werden wir praktisch alle verfügbaren Temperaturmessungen nutzen, welche die Mesosphäre zum Zeitpunkt des Pinatuboausbruches (oder kurz danach) erfasst haben.Nicht nur die Zirkulation, sondern auch Wasserdampfanomalien könnten zu den beobachteten PMC-Signalen beigetragen haben. Aus diesem Grund wollen wir den Transport von vulkanischem Wasserdampf bis in die polare Sommermesopausenregion in weiteren Modellstudien analysieren.
The aim of this project is to develop a methodology to quantify the magnitudes and frequencies of individual surface change processes of a rock glacier over several years. We do this by analyzing three dimensional (3D) surface change based on high-resolution, high-frequency and multisource LiDAR data. The derived information will enable us to develop methods to automatically characterize and disaggregate multiple processes and mechanisms that contribute to surface change signals derived from less frequent monitoring (e.g. yearly). Such methods can enhance our general understanding of the spatial and temporal variability of rock glacier deformation and the interaction of rock glaciers with connected environmental systems.
Zahlreiche Prozesse sind an der Entwicklung von Wolkensystemen unter leicht unterkühlten Bedingungen bis zu -10°C beteiligt. Das Zusammenspiel von Thermodynamik, Wasserdampf und Aerosolpartikeln steuert die Verteilung von Flüssigwasser und Eis, die Niederschlagsbildung und die Strahlungseigenschaften. Das Projekt PolarCAP zielt darauf ab, die komplexen Zusammenhänge aufzulösen, indem die Entwicklung der Eisphase unter leicht unterkühlten Bedingungen in einer thermodynamisch und aerosol-kontrollierten natürlichen Umgebung mittels Radarpolarimetrie und Spectral-Bin Modellierung untersucht wird. Zielobjekt der Studie sind flüssigwasserdominierte, unterkühlte stratiforme Wolken, die sich im Winter häufig im Temperaturbereich von -10 bis 0°C über dem Schweizer Plateau bilden. Im Rahmen des externen ERC-Forschungsprojekts CLOUDLAB werden Drohnen eingesetzt, um diese Wolken mit definierten Mengen verschiedener Arten von eisnukleierenden Partikeln, wie Silberjodid oder Snowmax, zu impfen. Die anschließend gebildete Eisphase und die Auflösung der Flüssigphase werden im Rahmen von CLOUDLAB mit Hilfe von In-situ-Messungen und einem Standardsatz von Fernerkundungsinstrumenten wie Lidar und LDR-Wolkenradar charakterisiert. Konkretes Ziel von CLOUDLAB ist, die 1- und 2-Momenten-Parametrisierungen der Eisphase des Wettervorhersagemodells ICON zu verbessern. PolarCAP wird mit dem CLOUDLAB-Projekt zusammenarbeiten, um diesen einzigartigen Datensatz durch die Anwendung modernster polarimetrischer Radar- und Lidar-basierter Fernerkundungstechniken zur Bestimmung der mikrophysikalischen Eigenschaften von Wolken sowie durch die Anwendung wolkenauflösender Spektral-Bin Modellierung zu verbessern und zu nutzen. Synergistische, mehrwellenlängen- und polarimetrische bodengebundene Fernerkundung mit scannendem Radar und Lidar wird eingesetzt, um den Übergang von unterkühlten flüssigen stratiformen Wolken in Mischphasenwolken zu beobachten. Begleitet von wolkenauflösenden Modellsimulationen und Radar-Forward-Operatoren wird PolarCAP die Entwicklung und die beteiligten mikrophysikalischen Prozesse zwischen -10 und 0°C erfassen. Die kombinierten Beobachtungen werden neue Erkenntnisse über das Zusammenspiel von Kontakt- und Immersionsgefrieren, sekundärer Eisbildung und Eisvervielfachung liefern, indem Wolken in verschiedenen Temperaturregimen untersucht werden, von denen angenommen wird, dass sie entweder von spezifischen Eisphasenprozessen beeinflusst bzw. unbeeinflusst sind. PolarCAP wird das derzeitige Verständnis wolkenmikrophysikalischer Prozesse und deren Darstellung in atmosphärischen Modellen herausfordern und die wolkenauflösende Modellierung und deren Kopplung an Radarvorwärtsoperatoren vorantreiben. Insgesamt wird PolarCAP Fortschritte in unseren Fähigkeiten erzielen, die Effizienz verschiedener eisbildender Substanzen besser einschätzen zu können und die Zeitskalen von mikrophysikalischen Prozessen und dem Lebenszyklus von Stratusbewölkung zu verknüpfen.
Das ionosphärische/thermosphärische (I/T) System unterliegt zum einen solaren und magnetosphärischen Einflüssen und wird ebenfalls von zwar kleinskaligen, aber persistenten und darum bedeutenden Prozessen aus der mittleren Atmosphäre angetrieben. Gerade der zuletzt genannte Einfluss wird seit Jahren vermutet, es konnte jedoch bis jetzt kein klarer Beleg für die Kopplung gefunden werden. Alle Anregungen aus der mittleren Atmosphäre müssen sich durch die Mesosphäre und untere Thermosphäre (MLT) ausbreiten. Dabei wechselwirken die Wellen untereinander und koppeln an die I/T. Diese Kopplung kann (a) durch die direkte Ausbreitung von primären (oder sekundären) Wellen, und /oder (b) indirekt durch den E-Region-Dynamo erfolgen. Deshalb ist die MLT generell von Bedeutung für die dynamische Anregung der I/T, in mittleren und hohen Breiten tritt sie aber besonders hervor: (1) auf diesen Breiten wurden bislang wenige Untersuchungen des I/T Systems (z.B. der Gezeiten) durchgeführt, was auf die unzureichende Auflösung der meisten Satelliten zurückzuführen ist, und (2) aktuelle Studien mit globalen gekoppelten Atmosphären/Ionosphären Simulationen zeigen, dass gerade bei diesen Breiten die solaren und lunaren Gezeiten, die für viele elektrodynamische Effekte in niedrigen Breiten verantwortlich sind, besonders große Amplituden während stratosphärischer Erwärmungen (SSW) erreichen. Wir beantragen, die einzigartigen Radars und Lidars des IAP in mittleren und hohen Breiten zu nutzen, um den Grundstrom, die Wellen und deren Wechselwirkungen in der MLT zu charakterisieren. Die lokalen Radarwindbeobachtungen erfolgen kontinuierlich in einem Höhenbereich von 70 -100 km und können durch Lidarmessungen zu niedrigeren Höhen erweitert werden. Dies ermöglicht die Untersuchung der vertikalen Ausbreitung von Wellen im Wind und der Temperatur. Diese Studien werden zusätzlich durch Satellitendaten und Re-Analyse komplementiert, um sowohl regional als auch global den Antrieb durch die mittlere Atmosphäre zu erfassen. Die direkte Kopplung wird durch Vergleiche der saisonalen und jährlichen Gezeiten über den Radaren mit den thermosphärischen Daten der Satelliten aus den Überflügen mit polaren Orbits untersucht. Der Einfluss des E-Region-Dynamos wird mit Hilfe von Simulationen gekoppelter Atmosphären/Ionosphären-Modellen analysiert und beinhaltet die Anregung der lunaren Gezeit in Zeiträumen mit und ohne SSW. Die Modelle werden mit bodengebunden Beobachtungen und satellitengestützten ionosphärischen Daten verglichen und validiert. Neben vielen offenen Fragen zur Kopplung der MLT mit dem I/T-System, erwarten wir insbesondere Ergebnisse zu folgenden Fragen: (a) Wie wirkt sich die beobachtete Kurzzeitvariabilität der MLT auf Wellen und dem Grundstrom in Bezug zum I/T Wetter aus?, (b) Was sind die Charakteristiken der solaren und lunaren Gezeiten für verschiedene Strukturen des polaren Wirbels während SSW und welche Auswirkungen entsprechen diesen im I/T-System?
For this update of the glacier inventory of the Salzburg region (Austria), 172 glaciers across 7 mountain groups in the state of Salzburg were mapped. Two datasets are presented here: one derived from orthophotos and one from hillshaded digital elevation models (DEMs). The most recent glacier boundaries were primarily derived from orthophotos taken in 2018. Exceptions include glaciers No. 5016 and 5017, for which mapping is based on data from 2013, and several glaciers in the Zillertal Alps (Nos. 5148, 5150, 5152, 5153, 5154, 9002, 9003, 9004, 9005), which were mapped using data from 2016 (see Fig. 4, and table "GI5_Salzburg_Gletscherliste_Orthofotos" in Bertolotti and Fischer, 2020 and 2021, attached). These boundaries were used to calculate area changes. For volume change calculations, glacier boundaries correspond to the most recent available LiDAR flight years: 2008, 2009, 2012, 2013, or 2018, depending on the glacier (see Figs. 1–3 and table "GI5_Salzburg_Gletscherliste_DGM" in Bertolotti and Fischer, 2020 and 2021). The updated glacier outlines were mapped based on the 2009 inventory (GI3, Fischer et al., 2015), digital elevation models from the latest survey years (Figs. 1–3), and orthophotos from 2018 (or 2013/2016 in the exceptions noted above). Volume changes were calculated using elevation models from 1998 (GI2). Area changes were also compared with earlier inventories: GI1 (Groß, 1987) and GI2 (Lambrecht and Kuhn, 2007). Almost all glaciers are located along the main Alpine ridge and are distributed across seven mountain groups: Ankogel-Hochalmspitz Group, Glockner Group, Granatspitz Group, Hochkönig Group (also known as the Salzburg Limestone Alps), Sonnblick Group (also known as the Goldberg Group), Venediger Group, and Zillertal Alps. Only the three glaciers in the Hochkönig Group are located outside the main Alpine ridge.
Der Datensatz "50m-Höhenlinien Wuppertal 2020" enthält Höhenlinien mit einer Äquidistanz von 50 m für das gesamte Stadtgebiet von Wuppertal. Es werden 5 verschiedene Ausprägungen bezüglich Datenformat und Koordinatensystem vorgehalten. Der Datensatz basiert auf dem von Geobasis NRW bereitgestellten Digitalen Geländemodell DGM1 mit dem überwiegenden Datenstand 2020 (Stand 2019 in einigen nördlichen und nordöstlichen Randbereichen des Wuppertaler Stadtgebietes). Das DGM1 ist ein durch flugzeuggestütztes Laserscanning (Lidar) erzeugtes regelmäßiges Punktgitter mit einer Maschenweite von 1 m und einer Höhengenauigkeit eines Einzelpunktes von +/- 2 dm. Die Höhenlinien wurden mit ArcGIS und der Erweiterung ArcGIS Spatial Analyst durch Interpolation im DGM1 ohne Berücksichtigung von zusätzlichen Geländebruchkanten erzeugt. Über das Standardverhalten des im Spatial Analyst verfügbaren Werkzeugs "Oberfläche - Konturlinie" hinaus erfolgte keine explizite weitere Glättung des Krümmungsverlaufes der Höhenlinien. Der Datensatz wird nicht fortgeführt. Nach einer Aktualisierung des DGM1 werden die Höhenlinien Wuppertal unter anderen Produktbezeichnungen neu abgeleitet. Der Datensatz ist unter einer Open-Data-Lizenz (CC BY 4.0) verfügbar.
Der Datensatz "5m-Höhenlinien Wuppertal 2020" enthält Höhenlinien mit einer Äquidistanz von 5 m für das gesamte Stadtgebiet von Wuppertal. Es werden 5 verschiedene Ausprägungen bezüglich Datenformat und Koordinatensystem vorgehalten. Der Datensatz basiert auf dem von Geobasis NRW bereitgestellten Digitalen Geländemodell DGM1 mit dem überwiegenden Datenstand 2015 (Stand 2019 in einigen nördlichen und nordöstlichen Randbereichen des Wuppertaler Stadtgebietes). Das DGM1 ist ein durch flugzeuggestütztes Laserscanning (Lidar) erzeugtes regelmäßiges Punktgitter mit einer Maschenweite von 1 m und einer Höhengenauigkeit eines Einzelpunktes von +/- 2 dm. Die Höhenlinien wurden mit ArcGIS und der Erweiterung ArcGIS Spatial Analyst durch Interpolation im DGM1 ohne Berücksichtigung von zusätzlichen Geländebruchkanten erzeugt. Über das Standardverhalten des im Spatial Analyst verfügbaren Werkzeugs "Oberfläche - Konturlinie" hinaus erfolgte keine explizite weitere Glättung des Krümmungsverlaufes der Höhenlinien. Der Datensatz wird nicht fortgeführt. Nach einer Aktualisierung des DGM1 werden die Höhenlinien Wuppertal unter anderen Produktbezeichnungen neu abgeleitet. Der Datensatz ist unter einer Open-Data-Lizenz (CC BY 4.0) verfügbar.
Der Datensatz "10m-Höhenlinien Wuppertal 2020" enthält Höhenlinien mit einer Äquidistanz von 10 m für das gesamte Stadtgebiet von Wuppertal. Es werden 5 verschiedene Ausprägungen bezüglich Datenformat und Koordinatensystem vorgehalten. Der Datensatz basiert auf dem von Geobasis NRW bereitgestellten Digitalen Geländemodell DGM1 mit dem überwiegenden Datenstand 2020 (Stand 2019 in einigen nördlichen und nordöstlichen Randbereichen des Wuppertaler Stadtgebietes). Das DGM1 ist ein durch flugzeuggestütztes Laserscanning (Lidar) erzeugtes regelmäßiges Punktgitter mit einer Maschenweite von 1 m und einer Höhengenauigkeit eines Einzelpunktes von +/- 2 dm. Die Höhenlinien wurden mit ArcGIS und der Erweiterung ArcGIS Spatial Analyst durch Interpolation im DGM1 ohne Berücksichtigung von zusätzlichen Geländebruchkanten erzeugt. Über das Standardverhalten des im Spatial Analyst verfügbaren Werkzeugs "Oberfläche - Konturlinie" hinaus erfolgte keine explizite weitere Glättung des Krümmungsverlaufes der Höhenlinien. Der Datensatz wird nicht fortgeführt. Nach einer Aktualisierung des DGM1 werden die Höhenlinien Wuppertal unter anderen Produktbezeichnungen neu abgeleitet. Der Datensatz ist unter einer Open-Data-Lizenz (CC BY 4.0) verfügbar.
Der Datensatz "20m-Höhenlinien Wuppertal 2020" enthält Höhenlinien mit einer Äquidistanz von 20 m für das gesamte Stadtgebiet von Wuppertal. Es werden 5 verschiedene Ausprägungen bezüglich Datenformat und Koordinatensystem vorgehalten. Der Datensatz basiert auf dem von Geobasis NRW bereitgestellten Digitalen Geländemodell DGM1 mit dem überwiegenden Datenstand 2020 (Stand 2019 in einigen nördlichen und nordöstlichen Randbereichen des Wuppertaler Stadtgebietes). Das DGM1 ist ein durch flugzeuggestütztes Laserscanning (Lidar) erzeugtes regelmäßiges Punktgitter mit einer Maschenweite von 1 m und einer Höhengenauigkeit eines Einzelpunktes von +/- 2 dm. Die Höhenlinien wurden mit ArcGIS und der Erweiterung ArcGIS Spatial Analyst durch Interpolation im DGM1 ohne Berücksichtigung von zusätzlichen Geländebruchkanten erzeugt. Über das Standardverhalten des im Spatial Analyst verfügbaren Werkzeugs "Oberfläche - Konturlinie" hinaus erfolgte keine explizite weitere Glättung des Krümmungsverlaufes der Höhenlinien. Der Datensatz wird nicht fortgeführt. Nach einer Aktualisierung des DGM1 werden die Höhenlinien Wuppertal unter anderen Produktbezeichnungen neu abgeleitet. Der Datensatz ist unter einer Open-Data-Lizenz (CC BY 4.0) verfügbar.
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