Das Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung der zeitlichen Variabilität in der Energie von internen Wellen und der Stärke von vertikaler Vermischung in Abhängigkeit des Nordatlantikstroms und dem damit verbundenen Wirbelfeld. Hierfür werden 5-6 Jahre von Strömungsmesserdaten und Temperatur/Leitfähigkeitsmessungen von drei Verankerungen entlang eines Schnittes westlich des Mittelatlantischen Rückens (MAR) sowie LADCP/CTD Daten von fünf Schifffahrten genutzt. Konkrete wissenschaftliche Ziele dabei sind:- Erstellung von Zeitserien der Energie in internen Wellen unter Benutzung der Verankerungszeitreihen von Strömung und Schichtung- Untersuchung der Zeitskalen auf denen Veränderungen in der Energie interner Wellen stattfinden. Mögliche Ursachen für Variabilität sind der Windeintrag, Position des Nordatlantikstroms und Wirbel- Identifizierung von Prozessen, welche die beobachteten internen Wellen generieren, wie z.B. Gezeiten, Stürme, Jahresgang, Wirbel, die Arme des Nordatlanikstroms (Verhältnis von lokalen zu großräumigen Erzeugungsmechanismen)- Bestimmung der Vermischungsraten (Temperaturinversionen, Thorpe Skalen, Feinstrukturparameterisierung) in Abhängigkeit der variablen Hintergrundbedingungen Hierfür werden zunächst Spektren potentieller und kinetischer Energy der internen Wellen auf ihre Abhängigkeit von veränderlichen Hintergrundbedingungen wie z.B. Wind, Gezeiten, Wirbel, Schichtung und Variabilität im Nordatlantikstrom sowieso des Einflusses der Topographie untersucht. Die instrumentelle Ausstattung der Verankerungen seit Sommer 2012 erlaubt zusätzlich die Approximation der internen Wellen durch vertikale Moden und damit verbunden die Berechnung von Energieflüssen, welche wichtige Informationen über die Menge und die Variabilität in der Energie, die in internen Wellen im Nordatlantik transportiert wird, liefern. Außerdem geben diese so gewonnenen Energieflüsse in Kombination mit der Berechnung von Ausbreitungspfaden von internen Wellen, welche am mittelatlantischen Rücken erzeugt wurden, Aufschluss über die relative Bedeutung der Topographie des MAR für die Erzeugung von internen Wellen. Beginnend vom Sommer 2015 werden die Analysen erweitert, indem Temperatur- und Druckdaten mit hoher Tiefenauflösung für die Berechnung von Thorpe Skalen und Dissipationsraten und deren zeitlichen Variabilität genutzt werden. Weitere Informationen über die zeitliche und räumliche Variabilität der Vermischungsraten im Nordatlantik werden durch die Analyse von Diffusionsraten, die anhand von LADCP/CTD Daten und einer Feinstrukturparameterisierung berechnet werden, erlangt. Dies liefert weitere Aufschlüsse über die dominanten Prozesse in der Erzeugung von internen Wellen und vertikaler Vermischung im Nordatlantik, sowie deren zeitlicher und räumlicher Variabilität.
Die Anzahl der verfügbaren Wolkenkondensationskerne (CCN) beeinflusst maßgeblich die mikrophysikalischen Wolkeneigenschaften, wie z.B. die Wolkentropfenanzahlkonzentration (CDNC) und deren Größenverteilung. CDNC und die Tropfengröße steuern sowohl die Strahlungseigenschaften als auch die Lebensdauer von Wolken. Dies wirkt sich komplex auf die Energiebilanz der Erde aus. Aktuelle Klimamodelle basieren häufig auf Annahmen über CCN Anzahlkonzentrationen und andere CCN bezogene Eigenschaften (z.B. Hygroskopizität), da für viele Regionen auf der Erde repräsentative Daten fehlen. Wenn vorhanden, handelt es sich bei diesen CCN Daten um bodengebundene Messungen, welche somit nicht - mit Ausnahme von Bergstationen - in der für Wolkenbildungsprozesse relevanten Höhe durchgeführt wurden. Für die Karibikregion wurde gezeigt, dass die bodengebundenen CCN Messungen für die gesamte marine Grenzschicht repräsentativ zu sein scheinen also auch für die Wolkenbildungsregionen. Im hier vorgeschlagenen Projekt wollen wir überprüfen, ob bodengebundene CCN Messungen auch in anderen Erdregionen repräsentativ sind für die CCN Anzahl in der Wolkenbildungsregion, und wenn ja, unter welchen Bedingungen. Dies würde die Anwendung von CCN Daten in Modellen stark vereinfachen. Dazu wird die Gültigkeit der Beobachtungen in der Karibik, in zwei gegensätzlichen Umgebungen getestet werden, einmal in einer marinen und einmal in einer kontinentalen Umgebung. Die Messkampagne zu marinen CCN soll auf den Azoren (Portugal) durchgeführt werden. Wir werden kontinuierlich verfügbare CCN Daten von der Azoren Eastern Nordatlantik (ENA) Station auf der Insel La Graciosa (auf Meereshöhe) mit Daten von der Bergstation Pico (Pico Island, 2225 m ü.d.M.) kombinieren. Ergänzend werden CCN und CDNC Messungen auf der Helikopter-Messplattform (ACTOS) durchgeführt, um die vertikale Lücke zwischen den Meeresspiegel- und Bergmessungen zu schließen. Die kontinentalen bodengebundenen CCN Messungen werden kontinuierlich an der ACTRIS Station Melpitz durchgeführt. Die vertikale CCN und CDNC Verteilung wird in Melpitz mit Hilfe eines Ballons in mehreren einwöchigen Kampagnen einmal pro Jahreszeit gemessen werden. Darüber hinaus werden wir mit Hilfe der Aerosol-Wolken-Wechselwirkungsmetrik (ACI) die in der Wolke in-situ gemessen CCN Eigenschaften (das heißt Anzahl und Hygroskopizität) mit den CDNC quantitativ verbinden. Es wird außerdem eine Sensitivitätsstudie mit einem Cloud-Parcel Model durchgeführt, welches durch die realen Messungen in der Atmosphäre angetrieben werden wird. Dies wird einen Einblick in das Übersättigungsregime von frisch gebildeten Wolken gewähren.Die CCN Daten selbst, die Erkenntnisse zu CCN Eigenschaften und ihrer vertikalen Verteilung sowie die quantitative Verbindung zwischen CCN und CDNC werden im Hinblick auf das Verständnis und die Modellierung der Wolkentropfenaktivierung sowie der mikrophysikalischen Wolkeneigenschaften von außerordentlichem Wert sein.
Der Sommer 2024 war in Sachsen-Anhalt zu warm mit überdurchschnittlich vielen Tagen mit mehr als 25 °C und 30 °C und sonnenscheinreicher als im Durchschnitt. Der Niederschlag bewegte sich im Rahmen des langjährigen Mittels. Durch wiederholte Gewitter verteilte sich der Niederschlag räumlich und zeitlich aber sehr ungleichmäßig. Reichlich Sonnenschein sorgte für eine gute Auslastung der solar getriebenen Erneuerbaren Energien. Die windgetriebenen Kraftwerke waren nicht gut Ausgelastet. Diese konnten nur an wenigen Tagen die solargetrieben in der Auslastung übertreffen. Nach den sehr milden bzw. warmen Vormonaten war die positive Temperaturanomalie im Juni etwas geringer. Dennoch war der Monat mit 17,3 °C um 1,2 K wärmer als im Klimamittel von 1961 bis 1990 üblich. Im Vergleich zum 30-jährigen Zeitraum von 1991 bis 2020 betrug die Abweichung 0,4 K. In der ersten Monatshälfte war es dabei längere Zeit kühl mit Temperaturen überwiegend unterhalb der 20 °C. In der zweiten Monatshälfte wurde es zunehmend sommerlich und zum Monatsende konnten einzelne Tage über 30 °C gemessen werden, am wärmsten war es dabei am 26.06. mit 33,1 °C in Genthin. An der LÜSA-Station in Magdeburg erreichte das Thermometer sogar 36,0 °C. Im Juni 2024 fielen im Flächenmittel Sachsen-Anhalts insgesamt 59,8 mm Niederschlag. Dies entspricht gegenüber dem langjährigen Mittel von 1961 bis 1990 95,2 % und im Vergleich zum 30-jährigen Klimamittel von 1991 bis 2020 wurden 107,7 % erreicht. Dabei regnete in einem Streifen vom südlichen und östlichen Harzvorland bis nach Anhalt deutlich mehr als üblich, wie z.B. in Jeßnitz mit 113,6 mm bzw. 192,5 %, während in der Altmark und dem äußersten Süden Sachsen-Anhalts nicht einmal die Hälfte der üblichen Niederschlagsmenge ankam. So fielen im nördlichen Harzvorland in Hötersleben-Barneberg mit 26,3 mm nur 39,6 % der von 1961 bis 1990 üblichen Niederschlagsmenge, in Zeitz mit 33,3 mm nur 46,5 %. Außerdem gab es gerade am 01. Juni und in der zweiten Monatshälfte teils kräftige Gewitter, die punktuell große Niederschlagsmengen brachten. So fielen am 01. Juni in Weißenfels-Wengelsdorf 49,5 mm Niederschlag. Am 21. Juni brachten die Gewitter zum Beispiel in Zörbig mit 47,0 mm und in Jeßnitz mit 41,7 mm die höchsten täglichen Niederschlagsmengen. Mit 224,3 Sonnenstunden erreichte der Juni 2024 in Sachsen-Anhalt 109,5 % des Klimamittels von 1961 bis 1990 und 100,6 % zum 30-jährigen Mittel von 1991 bis 2020. Weniger Sonnenschein gab es zu Beginn des Monats und um die Monatsmitte, länger zeigte sich die Sonne zwischen 06. und 13. Juni bzw. ab dem 23. Juni bis zum Ende des Monats. Nach einem kühlen und wechselhaften Start in den Juli setzte sich am dem 6. des Monats häufig sommerlich warme Luft durch und es wurden wiederholt heiße Tage (Tage mit einer Tageshöchsttemperatur von 30 °C oder mehr) gemessen. So konnten im Süden Sachsen-Anhalts in Osterfeld und Zeitz bis zu acht solcher Tage registriert werden, während es in der Altmark drei heiße Tage gab. Somit erreichte der Monat eine Mitteltemperatur im Flächenmittel Sachsen-Anhalts von 19,4 °C und war damit um 1,8 K wärmer als die Referenzperiode von 1961 bis 1990, im Vergleich zum 30-jährigen Mittel von 1991 bis 2020 betrug die Abweichung 0,3 K. Mit insgesamt 81,5 mm bzw. 156,2 % Niederschlag war der Juli 2024 feuchter als die Referenzperiode 1961 bis 1990. Vergleicht man mit dem 30-Jahreszeitraum von 1991 bis 2020 wurden 114,2 % des Solls erreicht. Dabei sorgten wiederholt kräftige Gewitter für eine ungleichmäßige Verteilung der Niederschläge. Während in Dessau-Roßlau-Rodleben mit 123,5 mm 254,1 % des Mittels von 1961 bis 1990 erreicht wurden, waren es an der LÜSA-Station in Leuna nur 37,5 mm und in Dederstedt im Seegebiet Mansfelder Land mit 40,5 mm Niederschlag nur 84,4 % im Vergleich zum Referenzzeitraum von 1961 bis 1990. Oft kam ein Großteil des Monatsniederschlags an nur einem Tag herunter. So fielen zum Beispiel am 27. Juli in Loburg 51,8 mm und in Walternienburg-Ronney 49,7 mm Niederschlag. Der Juli brachte in Sachsen-Anhalt 239,7 Sonnenstunden. Damit wurden im Vergleich zur Referenzperiode von 1961 bis 1990 115,8 % und im Vergleich zum Klimamittel von 1991 bis 2020 106,5 % erreicht. Der wärmste Sommermonat war der August, der auch gleichzeitig der 7.-wärmste August seit Beginn der Wetteraufzeichnungen im Jahr 1881 war. Dabei erreichte der Monat eine Mitteltemperatur von 20,6 °C. Der Monat lag damit um 3,5 K über der Referenzperiode von 1961 bis 1990 bzw. um 2,0 K über dem 30-jährigen Mittel von 1991 bis 2020. Am größten waren die Abweichungen in südlichen und mittleren Landesteilen, hier wurden auch die meisten heißen Tage registriert, so zum Beispiel 10 Tage in Zeitz oder 9 Tage in Köthen, Osterfeld und Wittenberg. Der wärmste Tag des Sommers war dabei der 29. August, der an drei Orten die 35 Grad Marke erreichte und überschritt. Dies passierte beispielsweise mit 35,0 °C in Genthin und 35,2 °C in Demker und Möckern-Drewitz. An der LÜSA-Station in Bernburg konnten sogar 36,1 °C gemessen werden. Die Niederschlagsmenge im Flächenmittel Sachsen-Anhalts betrug im August lediglich 38,0 mm. Damit wurden im Vergleich zur Referenzperiode von 1961 bis 1990 64,4 % und im Vergleich zum Klimamittel von 1991 bis 2020 65,8 % erreicht. Der Monat startete in den ersten Tagen wechselhaft und feucht, dann blieb es aber in weiten Landesteilen bis zum Monatsende überwiegend trocken. Im Zusammenhang mit viel Sonnenschein und den hohen Temperaturen stieg die Waldbrandgefahr deutlich an. Mit nur 5,7 mm Niederschlag war Walternienburg-Ronney nicht nur der trockenste Ort Sachsen-Anhalts, sondern auch der trockenste Ort im August in ganz Deutschland. Erneut sorgten punktuelle Gewitter für lokal enorme Regenmengen. So beispielsweise in Kemberg-Radis, als am 14. August durch Gewitter alleine 84,0 mm Niederschlag fielen und im Gesamtmonat 118,4 mm. Mit 264,1 Sonnenstunden war der August der drittsonnigste seit 1951 in Sachsen-Anhalt. Dies entspricht 133,2 % im Vergleich zur Referenzperiode von 1961 bis 1990 bzw. 124,8 % im Vergleich zum 30-jährigen Mittel von 1991 bis 2020. Betrachtet man den gesamten Sommer vom 1. Juni bis zum 31. August, dann ergibt sich ein Temperaturmittel für die Fläche Sachsen-Anhalts von 19,1 °C. Dieses liegt 2,1 K über dem Wert der Referenzperiode von 1961 bis 1990 bzw. 0,9 K über dem Klimamittel von 1991 bis 2020. Dies ist vor allem dem sehr warmen August geschuldet, der durchweg ein Hochsommermonat war. Im Sommer konnten in Zeitz insgesamt 20 Tage mit 30 °C oder mehr gemessen werden, bei den Sommertagen mit 25 °C oder mehr führt Köthen mit 58 Tagen die Statistik an. Darüber hinaus gab es gerade im Süden und Osten des Landes viele warme Nächte. Vier dieser Nächte waren in Zeitz und Wittenberg so genannte Tropennächte, in denen die Temperatur nicht unter 20 °C gefallen ist. Über den Sommer hinweg sind 179,3 mm Niederschlag in Sachsen-Anhalt gefallen. Dies entspricht 103,0 % des Klimamittels von 1961 bis 1990 und gegenüber dem 30-jährigen Mittel von 1991 bis 2020 97,1 %. Der Niederschlag war aber sehr ungleichmäßig verteilt. Wiederholte kräftige Gewitter sorgten für große Unterschiede auf engem Raum. So war Kemberg-Radis mit 338,0 mm bzw. 189,1 % im Vergleich zu 1961 bis 1990 der nasseste Ort in Sachsen-Anhalt. Hingegen fielen in Genthin mit 105,2 mm Niederschlag nur 61,7 % des Sommerniederschlags. Während des Sommers schien die Sonne in Sachsen-Anhalt 728,0 Stunden. Dies entspricht im Vergleich zur Referenzperiode von 1961 bis 1990 119,4 % und zur Klimaperiode von 1991 bis 2020 110,4 %. Berechnungsgrundlage: Betrachtet wurde die produzierte Leistung im Tagesmittel im Gebiet Ostdeutschlands und Hamburgs (Gebiet des Unternehmens 50Hertz). Die produzierte Leistung wurde ins Verhältnis zur installierten Leistung gesetzt und so die Auslastung berechnet. Davon wurde ein 10-jähriges Mittel gebildet. Die Auslastung der betrachteten Jahreszeit des aktuellen Jahres wird ins Verhältnis zur Auslastung im 10-jährigen Mittel für diese Jahreszeit gesetzt. Im Sommer haben die sonnengetrieben Erneuerbaren Energien aufgrund des Sonnenstandes und der Tageslänge oft eine größere Auslastung als die windgetriebenen Erneuerbaren Energien. Dies ist vor allem bei den für diese Jahreszeit typischen schwachwindigen und sonnenscheinreichen Hochdruckwetterlagen der Fall. Während tiefdruckgeprägter Phasen mit weniger Sonne und mehr Wind, war die Windkraft der Haupterzeuger erneuerbaren Stroms. Dies war vor allem an einzelnen Tagen im Juni (05., 11., 15., 22. und 28.) gut zu erkennen, siehe Abbildung unten. Sonst sorgte das überwiegend wechselhafte Wetter im Juni dafür, dass die Auslastung der Solaranlagen häufig unterhalb des Mittelwertes von 2010 bis 2019 lag. Eine sehr sonnige Phase zeigte sich auch in der Stromerzeugung zwischen dem 25. Und 27. Juni. Eine wechselhafte, windige und kühle Phase vom 30.06. bis 06.07. sorgte für einen deutlichen Rückgang der Stromerzeugung aus Sonnenenergie zu Beginn des Monats Juli auf teils unter 60 % im Vergleich zum Mittel 2010 bis 2019. Dies konnte aber durch die Windkraft mehr als ausgeglichen werden, welche in der Spitze teils mehr als das Doppelten der üblichen Strommenge lieferte. Danach spielte der Solarstrom wieder eine wichtige Rolle, da in den Folgewochen häufig windarmes und überwiegend sonniges Hochdruckwetter dominierte. Im August sorgten in den ersten drei Tagen viele Wolken und wenig Wind für geringe Auslastung der erneuerbaren Energien. Im Anschluss folgte überwiegend ruhiges und sonniges Hochdruckwetter, womit an vielen Tagen mehr Solarstrom, als im Mittel von 2010 bis 2019 üblich, produziert werden konnte. Im Zeitraum vom 21. bis 25. kam der Windkraft eine wesentliche Rolle zu. Ursache war ein kräftiges Tiefdruckgebiet über dem Nordatlantik dem ein kräftiges Hochdruckgebiet über Südosteuropa gegenüber stand. Letzteres sorgte bei uns für viel Sonnenschein und der hohe Gradient zwischen den Druckgebieten für reichlich Wind. In diesem Zeitraum war die addierte Stromerzeugung besonders hoch. Gerade bei den windgetriebenen Erneuerbaren Energien betrug die Auslastung bis zu 350 % der üblichen Auslastung im Mittel 2010 bis 2019. In den letzten Tagen des Monats bleib es überwiegend sonnig und schwach windig, sodass gerade die Photovoltaik mehr 20 % mehr Strom produzierte als im Mittel von 2010 bis 2019. Über den ganzen Sommer gesehen blieben Windkraft mit 86,2 % und Photovoltaik mit 88,0 % unterhalb des Mittels der Jahre 2010 bis 2019.
Mit dem hier vorgestellten Projekt wollen wir zwei Fragen beantworten, die momentan im Zusammenhang mit zunehmendem Schmelzen des grönländischen Eisschildes heiß diskutiert werden: der Zeitpunkt ersten Auftretens von Veränderungen im subpolaren Nordatlantik und die Wahrscheinlichkeit von Extremereignissen im Ozean jeweils hervorgerufen durch einen verstärkten bis außergewöhnlich starken Schmelzwassereintrag. Beides werden wir mit Hilfe von Simulationen mit dem neuen, bereits getesteten globalen Klimamodell FOCI-VIKING10 quantifizieren. Dieses einzigartige Modell ist für die Aufgabe besonders geeignet, weil es durch eingebettetes 2-Wege Nesting eine höhere Ozeangitterauflösung von 1/10° im Nordatlantik (30°-85°N) ermöglicht. In einer Reihe von multidekadischen Simulationen mit globaler Erwärmung von 1958-2050 schreiben wir unterschiedliche Projektionen des zukünftigen Schmelzwasserabflusses von Grönland vor, indem wir die lokalen, beobachteten Abflussraten bis 2016 verwenden und für die Folgejahre die lokalen Trends extrapolieren. Ergänzt werden die Trends durch stochastische Variabilität und systematisch eingefügte Extremwerte. Darüber hinaus werden wir neue Wege für die Modellvalidierung gehen, indem gezielt Satelliten- und Argo-float-Daten des meeresoberflächennahen Salzgehaltes auf räumliche und zeitliche Variabilität analysiert und verglichen werden. Als Hauptergebnis des Projektes werden wir Angaben zu Ort, Zeit und Größe der Veränderungen bereitstellen, mit denen der Ozean auf einen realistisch ansteigenden Schmelzwasserabfluss von Grönland reagiert, sowie Einblick in einen möglichen Einfluss auf das europäische Wetter und Klima geben.
The North Atlantic Waveguide and Downstream Impact Experiment (NAWDEX) aims to provide the foundation for future improvements in the prediction of high impact weather events over Europe. The concept for the field experiment emerged from the WMO THORPEX program and contributes to the World Weather Research Program WWRP in general and to the High Impact Weather (HIWeather) project in particular. An international consortium from the US, UK, France, Switzerland and Germany has applied for funding of a multi-aircraft campaign supported by enhanced surface observations, over the North Atlantic and European region. The importance of accurate weather predictions to society is increasing due to increasing vulnerability to high impact weather events, and increasing economic impacts of weather, for example in renewable energy. At the same time numerical weather prediction has undergone a revolution in recent years, with the widespread use of ensemble predictions that attempt to represent forecast uncertainty. This represents a new scientific challenge because error growth and uncertainty are largest in regions influenced by latent heat release or other diabatic processes. These regions are characterized by small-scale structures that are poorly represented by the operational observing system, but are accessible to modern airborne remote-sensing instruments. HALO will play a central role in NAWDEX due to the unique capabilities provided by its long range and advanced instrumentation. With coordinated flights over a period of days, it will be possible to sample the moist inflow of subtropical air into a cyclone, the ascent and outflow of the warm conveyor belt, and the dynamic and thermodynamic properties of the downstream ridge. NAWDEX will use the proven instrument payload from the NARVAL campaign which combines water vapor lidar and cloud radar, supplemented by dropsondes, to allow these regions to be measured with unprecedented detail and precision. HALO operations will be supported by the DLR Falcon aircraft that will be instrumented with wind lidar systems, providing synergetic measurements of dynamical structures. These measurements will allow the first closely targeted evaluation of the quality of the operational observing and analysis systems in these crucial regions for forecast error growth. They will provide detailed knowledge of the physical processes acting in these regions and especially of the mechanisms responsible for rapid error growth in mid-latitude weather systems. This will provide the foundation for a better representation of uncertainty in numerical weather predictions systems, and better (probabilistic) forecasts.
Ocean warming and acidification may substantially affect the reproduction of keystone species such as Fucus vesiculosus (Phaeophyceae). In four consecutive benthic mesocosm experiments, we compared the reproductive biology and quantified the temporal development of Baltic Sea Fucus fertility under the single and combined impact of elevated seawater temperature and pCO2 (1100 ppm). In an additional experiment, we investigated the impact of temperature (0–25°C) on the maturation of North Sea F. vesiculosus receptacles. A marked seasonal reproductive cycle of F. vesiculosus became apparent in the course of 1 year. The first appearance of receptacles on vegetative apices and the further development of immature receptacles of F. vesiculosus in autumn were unaffected by warming or elevated pCO2. During winter, elevated pCO2 in both ambient and warmed temperatures increased the proportion of mature receptacles significantly. In spring, warming and, to a lesser extent, elevated pCO2 accelerated the maturation of receptacles and advanced the release of gametes by up to 2 weeks. Likewise, in the laboratory, maturation and gamete release were accelerated at 15–25°C relative to colder temperatures. In summary, elevated pCO2 and/or warming do not influence receptacle appearance in autumn, but do accelerate the maturation process during spring, resulting in earlier gamete release. Temperature and, to a much lesser extent, pCO2 affect the temporal development of Fucus fertility. Thus, rising temperatures will mainly shift or disturb the phenology of F. vesiculosus in spring and summer, which may alter and/or hamper its ecological functions in shallow coastal ecosystems of the Baltic Sea.
Das Zusammenspiel von atmosphärischem Wasser und Zirkulation über Beeinflussung des Strahlungshaushalts, den Transport latenter Wärme und Rückkopplungsmechanismen von Wolken ist eines der bedeutendsten Hindernisse für das Verständnis des Klimasystems. Ein Vergleich zwischen Modellen verschiedener Auflösungen und Parameterisierungen kann wertvolle Einblicke in die Problematik geben. Jedoch werden für aussagekräftige Modelltests Messdaten benötigt. In diesem Zusammenhang können Isotopologen des troposphärischen Wasserdampfs eine wichtige Rolle spielen. Das Isotopologenverhältnis reflektiert die Bedingungen am Ort des Feuchteeintrags sowie verschiedene Umwandlungsprozesse (z.B. in Wolken). Während der letzten Jahre gab es großen Fortschritt beim Modellieren und Messen der Isotopologenverhältnisse, so dass kombinierte Untersuchungen nun global zeitlich und räumlich hochaufgelöst durchführbar sind. Das Ziel dieses Projektes ist es, Wasserdampfisotopologe als neue Methode zu etablieren, um modellierte atmosphärische Feuchteprozesse zu testen und damit einige der größten Herausforderungen der aktuellen Klimaforschung anzugehen. Um statistisch robuste Untersuchungen zu ermöglichen, werden wir eine große Anzahl von (H2O, deltaD)-Paaren messen (deltaD ist das standardisierte Verhältnis zwischen den Isotopologen HD16O und H216O). Zum ersten Mal wird dann ein validierter Beobachtungsdatensatz zur Verfügung stehen, der große Gebiete, lange Zeiträume und verschiedene Tageszeiten abdeckt. Gleichzeitig wird ein hochauflösendes meteorologisches Modell, welches die Isotopologe simuliert, benutzt, um zu untersuchen inwiefern sich Eintrag und Transport von Feuchte in den Isotopologen wiederspiegeln. Diese Kombination von Messung und Modell ist einzigartig zum Testen der Modellierung von Feuchteprozessen. Das Potential der Isotopologen wird anhand von drei klimatisch interessanten Regionen aufgezeigt. Für Europa wird unser Ansatz einen wertvollen Einblick in den Zusammenhang zwischen Feuchteeintrag und den Isotopologen im Falle hochvariablen Wettergeschehens geben. Über dem subtropischen Nordatlantik werden wir Mischprozessen zwischen der marinen Grenzschicht und der freien Troposphäre untersuchen. Die verschiedenartige Einbindung dieser Prozesse in Modelle ist sehr wahrscheinlich ein Grund für die große Unsicherheit bei Rückkopplungsmechanismen von Wolken. Über Westafrika wird die Modellierung des Monsuns getestet (horizontaler Feuchtetransport, Feuchterückfluss von Land in die Troposphäre, und Tagesgänge in Zusammenhang mit vertikalen Mischprozessen). Die Frage, wie organisierte Konvektion die Monsunzirkulation und die Feuchtetransportwege beeinflusst, wird dabei von besonderem Interesse sein. In Kombination werden die Ergebnisse helfen, Defizite in aktuellen Wetter- und Klimamodellen aufzuspüren und besser zu verstehen, und dadurch einen wichtigen Beitrag für zukünftige Modellverbesserungen liefern.
Das Strahlungsbudget der Erde und die Sensitivität des Klimasystems gegenüber externen Antrieben werden stark durch den Wasserkreislauf und die Bildung von tiefliegenden Wolken in der marinen Grenzschicht der Passatwindzone beeinflusst. Die Darstellung dieser Prozesse in globalen Klimamodellen ist allerdings mit großen Unsicherheiten verbunden. Das Ziel dieses Projektes ist es, diese Unsicherheiten zu reduzieren und unser Verständnis von Wassertransport-Prozessen in der Passatwindzone zu verbessern. Dazu werden hoch entwickelte Transport-Diagnostiken in Klimasimulationen verwendet, die ein breites Spektrum an räumlichen Auflösungen abdecken (Gitterpunktsabstände von unter 1 km bis zu 100 km). Die Beiträge verschiedener Quellregionen und Transportwege zum Feuchtebudget in der marinen Grenzschicht werden mit Hilfe von numerischen Feuchte-Tracern quantifiziert. Diese passiven Tracer werden mit prognostischen Simulationen von Wasserisotopen kombiniert, um spezifische Fingerabdrücke der verschiedenen diagnostizierten Feuchte-Transportwege in der Isotopenzusammensetzung zu bestimmen. Schließlich wird die simulierte Isotopenzusammensetzung mit Messungen von der EUREC4A-Messkampagne im tropischen Nordatlantik verglichen. Auf diese Weise wird untersucht, inwiefern Beobachtungen von Wasserisotopen dazu dienen können, die simulierten Transportprozesse zu evaluieren. Durch diesen skalenübergreifenden Modellierungsansatz, in Kombination mit Beobachtungsdaten von der EUREC4A-Kampagne, werden wir in der Lage sein, die Darstellung des tropischen Wasserkreislaufs in Klimamodellen auf neuartige Art und Weise zu evaluieren und schlussendlich zu verbessern.
Der vorliegende Antrag ist der HALO Mission WISE zuzuordnen. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Bildung der Tropopauseninversionsschicht (TIL) und deren Einfluss auf Stratosphären-Troposphären Austausch (STE) auf der Mesoskala. Diesem Projekt dienen idealisierte Studien der TIL in baroklinen Lebenszyklen als Grundlage. Die Hauptziele sind dabei die Überprüfung der Ergebnisse der idealisierten Studien zur TIL Bildung genauso wie ein erweitertes Verständnis der Prozesse, die zum STE auf der Mesoskala beitragen. Dabei soll auf drei wissenschaftliche Fragestellungen genauer eingegangen werden: (1) Wie stark schwankt die TIL in ihrem Auftreten über dem Nordatlantik, vor allem im Bereich barokliner Lebenszyklen und im Bereich von STE? (2) Welche Prozesse liefern den größten Beitrag zur TIL auf der Mesoskala und welchen Einfluss hat dies auf STE? (3) Wie groß ist der Beitrag von klein-skaligen Wellen in der unteren Stratosphäre auf die TIL Bildung und die Ausdehnung der extratropischen Mischungsschicht? Eine Kombination von Methoden wird verwendet werden um diese Fragen zu beantworten. Analysedaten des EZMW werden zusammen mit Lagrangeschen Methoden benutzt, um die TIL und STE über dem Nordatlantik zu untersuchen. Der Nordatlantik ist das Gebiet, das auch während WISE untersucht werden soll. Darüber hinaus sollen für WISE hoch aufgelöste Modellsimulationen mit dem neuen numerischen Wettervorhersagemodell ICON durchgeführt werden. Dabei sollen zum einen die Beiträge diverser Prozesse auf die Bildung der TIL am Beispiel von realen Zyklonen und Antizyklonen untersucht werden. Des Weiteren sollen die Modelldaten zusammen mit Beobachtungsdaten verwendet werden um den Einfluss der TIL und von klein-skaligen Wellen auf die vertikale Ausdehnung der extratropischen Mischungsschicht zu bestimmen.
Variations in the strength of arctic freshwater export via the East Greenland Current (EGC) can affect thermohaline circulation and the strength of the Subpolar Gyre and, therefore, can modulate the northward heat transport in the North Atlantic Ocean. To assess the role of the EGC in the mid to late Holocene North Atlantic climate variability, its palaeoceanographic history and spatial extent will be studied at three key sites; two sites in the EGC core (Foster Bugt and Nansen Trough) and one site in the Subpolar Front area (SPF; Reykjanes Ridge). For the first time, palaeoceanographic data sets, spanning the last 6000 years, for the EGC core will be produced at a multi-decadal to centennial time scale. A multi-proxy approach, combining foraminifera, diatom, dinoflagellate as well as stable isotope, trace element (Mg/Ca) and IP25 analyses on the same sample set will be performed in close collaboration with national and international project partners. The proposed reconstructions will be linked to marine and terrestrial high-resolution studies from the North Atlantic Drift, the West Greenland Current, the Fram Strait, the Baltic Sea and continental Europe, in order to investigate the timing (in-phase/out-of-phase) of mid to late Holocene climatic oscillations in the different regions. Reconstructing the role of the EGC at high resolution will increase our understanding of trigger mechanisms underlying natural mid to late Holocene climate variability in the North Atlantic region.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 315 |
| Europa | 1 |
| Land | 10 |
| Weitere | 1 |
| Wirtschaft | 4 |
| Wissenschaft | 273 |
| Zivilgesellschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 27 |
| Ereignis | 4 |
| Förderprogramm | 299 |
| Taxon | 1 |
| Text | 4 |
| unbekannt | 9 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 11 |
| Offen | 331 |
| Unbekannt | 2 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 274 |
| Englisch | 119 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 6 |
| Datei | 29 |
| Dokument | 3 |
| Keine | 171 |
| Webseite | 143 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 255 |
| Lebewesen und Lebensräume | 300 |
| Luft | 281 |
| Mensch und Umwelt | 341 |
| Wasser | 344 |
| Weitere | 343 |