Aerosol single-scattering albedo (ASSA) as derived from TROPOMI observations. ASSA is a measure of how much light is scattered by aerosols compared to how much is absorbed. It is important for understanding the impact of aerosols on climate and radiative forcing. ASSA is unitless; a value of unity implies that extinction is completely due to scattering; conversely, a single-scattering albedo of zero implies that extinction is completely due to absorption. Daily ASSA observations are binned onto a regular latitude-longitude grid. The TROPOMI instrument onboard the Copernicus SENTINEL-5 Precursor satellite is a nadir-viewing, imaging spectrometer that provides global measurements of atmospheric properties and constituents on a daily basis. It is contributing to monitoring air quality and climate, providing critical information to services and decision makers. The instrument uses passive remote sensing techniques by measuring the top of atmosphere solar radiation reflected by and radiated from the earth and its atmosphere. The four spectrometers of TROPOMI cover the ultraviolet (UV), visible (VIS), Near Infra-Red (NIR) and Short Wavelength Infra-Red (SWIR) domains of the electromagnetic spectrum. The operational trace gas products generated at DLR on behave ESA are: Ozone (O3), Nitrogen Dioxide (NO2), Sulfur Dioxide (SO2), Formaldehyde (HCHO), Carbon Monoxide (CO) and Methane (CH4), together with clouds and aerosol properties. This product is created in the scope of the project INPULS. It develops (a) innovative retrieval algorithms and processors for the generation of value-added products from the atmospheric Copernicus missions Sentinel-5 Precursor, Sentinel-4, and Sentinel-5, (b) cloud-based (re)processing systems, (c) improved data discovery and access technologies as well as server-side analytics for the users, and (d) data visualization services.
The Global Ozone Monitoring Experiment-2 (GOME-2) instrument continues the long-term monitoring of atmospheric trace gas constituents started with GOME / ERS-2 and SCIAMACHY / Envisat. Currently, there are three GOME-2 instruments operating on board EUMETSAT's Meteorological Operational satellites MetOp-A, -B, and -C, launched in October 2006, September 2012, and November 2018, respectively. GOME-2 can measure a range of atmospheric trace constituents, with the emphasis on global ozone distributions. Furthermore, cloud properties and intensities of ultraviolet radiation are retrieved. These data are crucial for monitoring the atmospheric composition and the detection of pollutants. DLR generates operational GOME-2 / MetOp level 2 products in the framework of EUMETSAT's Satellite Application Facility on Atmospheric Chemistry Monitoring (AC-SAF). GOME-2 near-real-time products are available already two hours after sensing. The operational NO2 total column products are generated using the algorithm GDP (GOME Data Processor) version 4.x integrated into the UPAS (Universal Processor for UV / VIS Atmospheric Spectrometers) processor for generating level 2 trace gas and cloud products. The operational NO2 tropospheric column products are generated using the algorithm GDP (GOME Data Processor) version 4.x for NO2 [Valks et al. (2011)] integrated into the UPAS (Universal Processor for UV / VIS Atmospheric Spectrometers) processor for generating level 2 trace gas and cloud products. The total NO2 column is retrieved from GOME solar back-scattered measurements in the visible wavelength region using the DOAS method. An additional algorithm is applied to derive the tropospheric NO2 column: after subtracting the estimated stratospheric component from the total column, the tropospheric NO2 column is determined using an air mass factor based on monthly climatological NO2 profiles from the MOZART-2 model. For more details please refer to relevant peer-review papers listed on the GOME and GOME-2 documentation pages: https://atmos.eoc.dlr.de/app/docs/
The Global Ozone Monitoring Experiment-2 (GOME-2) instrument continues the long-term monitoring of atmospheric trace gas constituents started with GOME / ERS-2 and SCIAMACHY / Envisat. Currently, there are three GOME-2 instruments operating on board EUMETSAT's Meteorological Operational satellites MetOp-A, -B, and -C, launched in October 2006, September 2012, and November 2018, respectively. GOME-2 can measure a range of atmospheric trace constituents, with the emphasis on global ozone distributions. Furthermore, cloud properties and intensities of ultraviolet radiation are retrieved. These data are crucial for monitoring the atmospheric composition and the detection of pollutants. DLR generates operational GOME-2 / MetOp level 2 products in the framework of EUMETSAT's Satellite Application Facility on Atmospheric Chemistry Monitoring (AC-SAF). GOME-2 near-real-time products are available already two hours after sensing. The operational HCHO total column products are generated using the algorithm GDP (GOME Data Processor) version 4.x integrated into the UPAS (Universal Processor for UV / VIS Atmospheric Spectrometers) processor for generating level 2 trace gas and cloud products. For more details please refer to relevant peer-review papers listed on the GOME and GOME-2 documentation pages: https://atmos.eoc.dlr.de/app/docs/
Umweltministerium stellt Erweiterung des 7-Punkte-Plans vor – HydroZwilling bedeutet einen Quantensprung „Rheinland-Pfalz ist besonders stark von der Erderhitzung betroffen. Das bedeutet, dass damit auch die Wahrscheinlichkeit von Extremwetterereignissen steigt. Wir müssen also vorsorgen. Das ist unsere dauerhafte Verpflichtung aus der verheerenden Ahrtal-Katastrophe. Das ist aber auch notwendig um die Bürgerinnen und Bürger in allen Teilen unseres Bundeslandes möglichst gut zu schützen. Dies ist eine Gemeinschaftsaufgabe auf allen politischen und gesellschaftlichen Ebenen – im Wissen, dass es einen bestmöglichen, aber keinen absoluten Schutz geben kann. Um dies zu gewährleisten, habe ich vor zwei Jahren einen Sieben-Punkte-Plan zur Verbesserung der Hochwasservorsorge in Rheinland-Pfalz vorgestellt. An diesem wurde seither kontinuierlich weitergearbeitet. Denn Hochwasserschutz und -vorsorge sind eine Daueraufgabe“, erklärte Umwelt- und Klimaschutzministerin Katrin Eder, die in Mainz einen Überblick über die Weiterentwicklung des 7-Punkte-Plans gab. Hier die wesentlichen Punkte: Der HydroZwilling ist ein 3D-Simulations- und Visualisierungsmodell für Wassergefahren auf der gesamten Landesfläche. In der Endausbaustufe kann jede Person in Rheinland-Pfalz mit modelltechnisch bestmöglicher Genauigkeit in einem 3-D-Modell sehen, wie sich ein Starkregen- oder Hochwasserereignis auf ihren Ort, ihre Straße, ihr Haus auswirken könnte. Dieses landesweite, IT-gestützten Modellsystem („HydroZwilling RLP“) befindet sich aktuell im fortgeschrittenen Aufbau. Es soll für ganz Rheinland-Pfalz dazu dienen, neben der durch Überflutung betroffenen Fläche auch die Wirkung möglicher Schutzmaßnahmen simulieren und beurteilen zu können. Diese Informationen können die Kommunen zum Beispiel auch für die Aufstellung der Alarm- und Einsatzpläne des Katastrophenschutzes nutzen. Das System soll allen rheinland-pfälzischen Kommunen für eigene Detail-Berechnungen zur Verfügung gestellt werden. Voraussichtlicher Zeitplan: Im 4. Quartal dieses Jahres sollen die Kommunen Zugang zu dem System erhalten (zunächst nur für die Simulation von Starkregenereignissen). Voraussichtlich im Frühjahr 2026 erfolgt die 3D-Visualisierung der Sturzflutgefahren für die Öffentlichkeit. 2026 steht die Erweiterung des kommunalen und öffentlichen Modells für Hochwassergefahren an. Dazu Umweltministerin Katrin Eder: „Der HydroZwilling ist ein Quantensprung zu allen bisherigen Systemen und eine ganz praktische Hilfe für die Bürgerinnen und Bürger. Wir beschreiten hier bundesweites Neuland. Die Erarbeitung möglichst präziser Karten und Simulationen wird sich über Jahre weiterentwickeln.“ Die Berücksichtigung historischer Hochwasser in den Pegelstatistiken: Hierzu werden historische Wasserstandsmarken aufwändig in Abflüsse umgerechnet, die letztlich für die Pegelstatistiken genutzt werden können. Dieser Prozess läuft noch. Konkret: Arbeiten laufen an der Kyll, Vorbereitungen an der Wied. Auch hier wird Neuland betreten. Um historische Hochwasserabflüsse zu ermitteln und in die Hochwasser-Statistiken einarbeiten zu können sind gründliche Recherchen (z.B. zur damaligen Geländetopographie, Landnutzung und Bebauung im Umfeld der Markierung) notwendig. Dieser Prozess wird sich über die kommenden Jahre weiter fortsetzen. Überarbeitung der Hochwassergefahren- und Hochwasserrisikokarten: Alle Hochwassergefahrenkarten für alle Risikogewässer des Landes werden derzeit mit dem HydroZwilling neuberechnet. Darüberhinausgehend erfolgt die Berechnung für alle weiteren Gewässer – unter Berücksichtigung zusätzlicher Szenarien (HQ 5, 10, 15 etc.) und Informationsangaben (u.a. Fließgeschwindigkeiten) in den Karten. Das umfangreiche Datenmaterial soll zur Unterstützung betroffener Personen und Einsatzkräfte dienen. Aus diesem Grund werden alle Risikogewässer des Landes, auch in den kommenden Jahren noch, umfangreich vermessen. Die Hochwassergefahrenkarten liegen voraussichtlich bis Ende 2025 vor. Gesetzliche ÜSG-Ausweisung: Wir schaffen derzeit eine gesetzliche Grundlage, die HQ100-Linie bzw. das Überschwemmungsgebiet (ÜSG) zukünftig unmittelbar aus den regelmäßig zu überprüfenden und dann ggf. zu aktualisierenden Hochwassergefahrenkarten und damit aktualisierten ÜSG abzuleiten, ohne dass es eines Festsetzungsverfahrens bedarf. Dies geschieht im Rahmen der angestrebten Novelle des Landeswassergesetzes. Die Erarbeitung des Gesetzes ist in Arbeit. Angestrebt wird, das Gesetz möglichst noch 2025 zu verabschieden. Durch die Novellierung des Landeswassergesetzes würden die Abläufe der Verwaltung erheblich vereinfacht und die Einheitlichkeit zwischen den informativen Hochwassergefahrenkarten und den rechtlich verbindlichen Überschwemmungsgebieten hergestellt. Überprüfung aller RLP Pegel auf HQextrem: Derzeit werden alle Pegel in RLP überprüft, ob eine bauliche Anpassung gegen ein Extremhochwasser erforderlich ist oder ob zusätzliche Maßnahmen, wie der Bau eines zweiten, zusätzlichen Pegels für diesen Extremfall, nötig ist. Satellitenkommunikation für Pegel: Das Ziel ist eine redundante, hochwasserunabhängige Satellitenkommunikation für die Datenübertragung. Diese wird an Pilotstandorten getestet. Die Teststationen sind inzwischen bestückt. Sie liefern zuverlässig auch über Satellit Wasserstandsdaten. In einem zweiten Schritt wird geprüft, für welche weiteren Pegel im Land die Erweiterung um eine redundante Satellitenkommunikation sinnvoll ist. HKC – Hochwasser-Risikocheck online: Mit dem Hochwasser-Risikocheck soll die Eigenvorsorge von Betroffenen aktiviert werden. Durch das HKC e.V. (HochwasserKompetenzCentrum Köln e.V.) wird für Rheinland-Pfalz ein Online-Tool erstellt (Erarbeitung läuft), das auf Basis der verfügbaren Grundlagendaten adressgenaue Bewertungen der Gefährdung durch Hochwasser und Sturzfluten aufzeigt und konkrete Maßnahmen zur Schadensminimierung bereitstellt. Das Tool richtet sich insbesondere an Hausbesitzende oder Mieterinnen und Mieter, die im Bestand wohnen oder neu bauen wollen, adressiert aber auch gewerblich genutzte Immobilien, beispielsweise aus der Industrie. Ziel ist, die Eigenvorsorge bei Hochwasser und Starkregen zu stärken. Die Fertigstellung des Hochwasser-Risikochecks für RLP erfolgt bis Mitte 2026. Zusammenarbeit mit DWD: Das Landesamt für Umwelt (LfU) hat mit dem Deutschen Wetterdienst (DWD) im Dezember 2022 eine Vereinbarung zur „Nutzerorientierten Verbesserung der Kommunikation von Wetter- und Hochwasserinformationen“ abgeschlossen. Die Erhebung der Nutzererfahrungen fand durch eine bundesweite Umfrage statt. Daraus resultiert: Derzeit werden Konzepte für e-learning tools entwickelt. Sie geben Einblick über die Erstellung von Wetter- und Hochwasservorhersagen. Alle Vorhersagen sollen gut und einfach verständlich werden. Fachberatung Wasserwehr: Die Fachberatung ist weitgehend umgesetzt; nahezu alle Stellen (5 von 6) bei SGD Nord und SGD Süd sind besetzt. Die Ausbildung der Kolleginnen und Kollegen läuft. EDV-Werkzeuge zur Unterstützung der Beratung sind im Aufbau. Sie werden die Einsatzkräfte der Wasserwehren und der Gefahrenabwehr beraten – während einer Hochwasserlage, aber insbesondere im Vorfeld bei der Erstellung von Alarm- und Einsatzplänen, um so ein maximales Schutzniveau herstellen zu können. „Hochwasservorsorge und Hochwasserschutz sind für uns eine Verpflichtung. Als Lehre aus der Ahrtal-Katastrophe geht Rheinland-Pfalz an vielen Stellen innovative Wege. Bei diesem Engagement werden wir nicht nachlassen, weil der fortschreitende Klimawandel die Risiken erhöht“, so Klimaschutzministerin Katrin Eder.
In Europa haben sich die Industrien, die Urbanisationen und der Verkehr zu dem groessten Ballungsraum der Erde konzentriert. Oekologie und Oekonomie stossen daher in Europa massiv aufeinander. Sinnvollen Loesungen, d.h. Loesungen, die den oekologischen Gesetzen auch nur angenaehert entsprechen, kommt daher eine enorme politische Relevanz zu. Satellitendaten und ihre Aussagen ermoeglichen es, eine reale und objektive Darstellung des Problemkreises einzuleiten. Ein klassisches europaeisches Netz von Stationen, die die lokalen Parameter der Umwelt erfassen, ist ergaenzend fuer einen rueckblickenden Zeitraum von ueber 100 Jahren vorhanden. Die fuer das Vorhaben verwendeten Satellitendaten der NOAA-AVHRR-Serie mit ihren Spektralbereichen von 0,58-0,68 Micron, 0,73-1,00 Micron, 3,55-3,93 Micron, 10,50-11,50 Micron und 11,50-12,50 Micron koennen die fuer eine kontinentuebergreifende Umweltbeschreibung erforderlichen Parameter liefern. Mit einer derzeitigen Repititionsrate der Satelliten von 6 Stunden sind alle notwendigen Voraussetzungen gegeben - trotz 50-60 Prozent mittlerer Wolkenbedeckung -, um ein homogenes Datenmaterial zur Beschreibung der Umwelt zu erstellen. Hierauf aufbauende Untersuchungen eroeffnen fuer nachstehende Bereiche wesentliche und neuartige Aussagen: Umweltsituationen, Raumordnung, Standortfragen, Belastungskataster.
Die Trockengebiete der Erde waren und sind besonders anfällig für klimatische Änderungen. Gleichzeitig sind sie der Lebensraum für mehr als 2 Milliarden Menschen. Aufgrund der Größe der Räume, der in weiten Teilen schlechten infrastrukturellen Ausstattung und den häufig widrigen Umweltbedingungen weist der Forschungsstand zu den Raten der Landschaftsveränderungen noch große Lücken auf. Schon seit mehreren Jahrzehnten werden Fernerkundungsdaten intensiv zum Monitoring von Trockenräumen eingesetzt. Aber gerade in Bezug auf geomorphologischen Prozesse und Prozessraten stoßen optische Fernerkundungsmethoden häufig an ihre Grenzen. Im Rahmen dieses Projektes wird daher die Eignung von Radardaten zur Charakterisierung von Oberflächen untersucht. Mit den beiden Satelliten der Sentinel-1 Reihe der ESA (European Space Agency) steht ein modernes SAR (Synthetic Aperture Radar) mit einer räumlichen Auflösung von unter 15 m pro Bildpunkt kostenfrei zu Verfügung. Trockenräume sind aufgrund der geringen Vegetationsbedeckung für den Einsatz von Radarfernerkundung besonders geeignet, da Vegetation zu Volumenstreuung des Signals führt und dieses somit verfälscht. Im Rahmen der Untersuchungen sollen sowohl die SAR-Intensitäten als auch interferometrischen Kohärenzen zur raumzeitlichen Charakterisierung von Landoberflächen getestet werden. Als Testgebiet wurde das Orog-Nuur-Becken im Süden der Mongolei ausgewählt. Die Region zeichnet sich durch eine Vielzahl von unterschiedlichen Landoberflächen und geomorphologischen Prozessen aus. Hierzu gehören u.a. ehemalige Seesedimente, welche durch aktuelle periglaziale Prozesse modifiziert werden, Dünen, große Strandwälle aus Kiesen und insbesondere eine Vielzahl unterschiedlicher Schwemmfächeroberflächen. Die verschiedenen Oberflächen werden vor Ort detailliert geomorphologisch erfasst und beschrieben. Ein Schwerpunkt der Arbeiten ist die Erstellung von hochgenauen Orthophotos und digitalen Geländemodellen aus Drohnenaufnahmen. Da die Oberflächenrauigkeit das Rückstreusignal des SAR Systems stark beeinflusst, können mit Hilfe der Geländemodelle detaillierte Rauigkeitsanalysen für unterschiedliche räumliche Skalen durchgeführt werden. Abschließend werden die Geländebefunde und die morphometrischen Analysen mit den Radardaten verglichen um eine genaue Charakterisierung der unterschiedlichen Oberflächen aus Fernerkundungsdaten zu erreichen. Stellt sich die Eignung der Radardaten für eine detaillierte Charakterisierung der Oberflächen in Trockenräumen heraus, bietet sich hier eine neue Methode für ein detailliertes Monitoring dieser sensiblen Landschaftsräume. Gerade in Gebieten mit einer hohen Variabilität, ist eine detaillierte und zeitlich dichte Beobachtungsreihe, wie sie das Sentinel-System bietet, von großer Bedeutung.
Stratosphärisches Sulphataerosol ist von großer Bedeutung für das Klimasystem, weil es solare Strahlung streut und damit die planetare Albedo der Erde erhöht. Es ist außerdem wichtig für die Chemie der Stratosphäre, weil die Aerosolpartikel an der Chloraktivierung - sogar außerhalb der Polarwirbel - sowie bekanntermaßen an der Bildung polarer stratosphärischer Wolken beteiligt sind. Darüber hinaus ist stratosphärisches Aerosol laut dem 5. Sachstandsbericht des Intergovernmental Panel on Climate Change mitverantwortlich für die gegenwärtige Erwärmungspause. Boden-gestützte Lidar-Beobachtungen stellen eine der genauesten Methoden zur Fernerkundung stratosphärischer Aerosole dar. Im Rahmen des hier vorgeschlagenen Forschungsprojekts sollen Lidar-Messungen an 3 unterschiedlichen Orten - die bisher noch nicht zur Untersuchung stratosphärischer Aerosole verwendet wurden - genutzt werden. Die Lidar Systeme werden vom Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik (IAP) e.V. an der Universität Rostock in Kühlungsborn betrieben und befinden sich im ALOMAR Observatorium in Andenes (Norwegen), auf der Davis Forschungsstation (Antarktis), sowie in Kühlungsborn. Zwei der Lidar-Messreihen decken gegenwärtig einen Zeitraum von 20 Jahren ab und die Lidar-Messungen in Alomar werden bei mehreren Wellenlängen durchgeführt, was die Ableitung von Teilchengrößen der stratosphärischen Aerosolpartikel erlaubt. Ein Alleinstellungsmerkmal der Lidar-systeme ist ihre Tageslichtfähigkeit, d.h., die Messungen können nicht nur nachts durchgeführt werden, was erstmals die Messung stratosphärischer Aerosole im polaren Sommer erlaubt. Die Lidar-Rohdaten werden in der ersten Phase des Projekts in vertikale Profile des Rückstreukoeffizienten und/oder der Aerosolextinktion konvertiert. Darüber hinaus werden aus den Mehrfarbenmessungen in ALOMAR Aerosolteilchengrößen bestimmt. In der zweiten Projektphase werden die abgeleiteten Aerosolzeitreihen verwendet, um deren zeitliche Variabilität sowie Langzeittrends über einen Zeitraum von mehr als 20 Jahren zu untersuchen und zu quantifizieren. Hierbei spielen saisonale Variationen, Einflüsse der QBO (Quasi-Biennial-Oscillation) und von Vulkanausbrüchen eine entscheidende Rolle. Die abgeleiteten Aerosolteilchengrößen liefern außerdem dringend benötigte Randbedingungen für die Ableitung der stratosphärischen Aerosolextinktion aus Satellitenmessungen des Horizont-gestreuten Sonnenlichts. Diese Messmethode wurde in der Vergangenheit zur Auswertung verschiedener Satellitendatensätze (z.B. OSIRIS/Odin, SCIAMACHY/Envisat, OMPS-LP/Suomi) verwendet und basiert auf a priori Wissen der Größenverteilung stratosphärischer Aerosole. Die zu erwartenden Ergebnisse liefern wichtige neue Kenntnisse über die Variabilität und Langzeittrends stratosphärischer Aerosolparameter (Extinktion, optische Dichte und Teilchengröße) sowie des Strahlungsantriebs des stratosphärischen Aerosols in mittleren und hohen nördlichen Breiten und über dekadische Zeitskalen.
Das Thermosphären/Ionosphären (T/I) System wird sowohl von oben (solar, geomagnetisch), als auch von unten stark beeinflusst. Einer der wichtigsten Einflüsse von unten sind Wellen (z.B. planetare Wellen, Gezeiten, oder Schwerewellen), die größtenteils in der Troposphäre bzw. an der Tropopause angeregt werden. Die vertikale Ausbreitung der Wellen bewirkt hierbei eine vertikale Kopplung der T/I mit der unteren und mittleren Atmosphäre. Vor allem der Einfluss von Schwerewellen (GW) ist hierbei weitestgehend unverstanden. Einer der Gründe hierfür ist, dass GW sehr kleinskalig sind (einige zehn bis zu wenigen tausend km) - eine Herausforderung, sowohl für Beobachtungen, als auch für Modelle. Wir werden GW Verteilungen in der T/I aus verschiedenen in situ Satelliten-Datensätzen ableiten (z.B., sowohl in Neutral-, als auch in Elektronendichten). Hierfür werden Datensätze der Satelliten(-konstellationen) SWARM, CHAMP, GOCE und GRACE verwendet werden. Es sollen charakteristische globale Verteilungen bestimmt, und die wichtigsten zeitlichen Variationen (z.B. Jahresgang, Halbjahresgang und solarer Zyklus) untersucht werden. Diese GW Verteilungen werden dann mit von den Satelliteninstrumenten HIRDLS und SABER gemessenen Datensätzen (GW Varianzen, GW Impulsflüssen und Windbeschleunigungen durch GW) in der Stratosphäre und Mesosphäre verglichen. Einige Datensätze (CHAMP, GRACE, SABER) sind mehr als 10 Jahre lang. Räumliche und zeitliche Korrelationen zwischen den GW Verteilungen in der T/I (250-500km Höhe) und den GW Verteilungen in der mittleren Atmosphäre (Stratosphäre und Mesosphäre) für den gesamten Höhenbereich 20-100km werden untersucht werden. Diese Korrelationen sollen Aufschluss darüber geben, welche Höhenbereiche und Regionen in der mittleren Atmosphäre den stärksten Einfluss auf die GW Verteilung in der T/I haben. Insbesondere Windbeschleunigungen durch GW, beobachtet von HIRDLS und SABER, können zusätzliche Hinweise darauf geben, ob Sekundär-GW, die mutmaßlich in Gebieten starker GW Dissipation angeregt werden, in entscheidendem Maße zur globalen GW Verteilung in der T/I beitragen. Zusätzlich wird der Versuch unternommen, sowohl GW Impulsfluss, als auch Windbeschleunigungen durch GW aus den Messungen in der T/I abzuleiten. Solche Datensätze sind von besonderem Interesse für einen direkten Vergleich mit von globalen Zirkulationsmodellen simulierten GW Verteilungen in der T/I. Diese werden für eine konsistente Simulation der T/I in Zirkulationsmodellen (GCM) benötigt, stellen dort aber auch eine Hauptunsicherheit dar, da eine Validierung der modellierten GW durch Messungen fehlt.
Innerhalb der letzten 25 Jahre wurde ein bemerkenswerter Anstieg der bodennahen Lufttemperatur in der Arktis beobachtet, welcher den Globalerwärmungsfaktor von zwei sogar übersteigt. Dieses Phänomen wird als Arktische Verstärkung bezeichnet. Diese Erwärmung führt zu recht dramatischen Veränderungen einer Vielzahl von Klimaparametern. Beispielsweise wurde von Satelliten aus beobachtet, dass sich das arktische Meereis signifikant zurückgezogen hat. Allerdings können Klimamodelle diesen Rückgang immer noch nicht korrekt reproduzieren. Daher ist es zwingend erforderlich den Ursprung dieser Unstimmigkeiten zu identifizieren. Um unser Wissen über die Ursprünge der beobachteten arktischen Klimaveränderungen zu erweitern, ist es notwendig die Genauigkeit dieser Vorhersagen zu verbessern. Um dieses Ziel zu erreichen beantragen wir im Rahmen des Transregio TR 172 die vorhandenen wissenschaftlichen Fachkenntnisse und Kompetenzen dreier deutscher Universitäten und zweier nicht-universitären Forschungsinstitute zu fokussieren und kombinieren. Beobachtungen von Messinstrumenten auf Satelliten, Flugzeugen, luftgetragenen Ballonplattformen, Forschungsschiffen und ausgewählte bodengebundene Messstationen werden in bestimmte Forschungskampagnen integriert und mit Langzeit Messungen kombiniert. Die Modellaktivitäten verwenden eine Hierarchie von Prozess-, mesoskaligen, regionalen und globalen Modellen um eine Brücke zwischen räumlichen und zeitlichen Skalen zu individuellen lokalen Prozessen der entsprechenden Klimasignale herzustellen. Die Modelle dienen als Orientierungshilfe für Kampagnen, zur Analyse von Messungen und Sensitivitäten, zur möglichen Zuordnung der Quellen der beobachteten arktischen Klimaveränderungen und um die Fähigkeiten der Modelle zu testen Beobachtungen zu reproduzieren. Die allumfassende wissenschaftliche Zielsetzung des TR 172 ist es die Schlüsselprozesse, die zur arktischen Verstärkung beitragen, zu identifizieren, untersuchen und zu bewerten um unser Verständnis über die wesentlichen Rückkopplungsmechanismen zu verbessern und gleichzeitig deren relative Bedeutung für die arktische Verstärkung zu quantifizieren. In der ersten Phase wird der Fokus auf atmosphärischen und Bodenprozessen liegen, da die schnell vorrangehenden Veränderungen im arktischen Klima vermuten lassen, dass wichtige atmosphärische Einflüsse an diesen Mechanismen beteiligt sind. In der zweiten und dritten Phase werden dann vor allem die Wechselwirkungen zwischen ozeanischen und atmosphärischen Komponenten der arktischen Verstärkung sowie die damit verbundenen globalen Aspekte genauer untersucht. Die Verbindung von Beobachtungs- und Modellstudien dient dazu die künftigen arktischen Klimaentwicklungsvorhersagen zu verbessern.
Die Bildung von Niederschlag ist ein Schlüsselprozess in der Passatregion, um ein Regime von flacher Konvektion aufrechtzuerhalten, in dem das Wachstum der Grenzschicht und von konvektiven Wolken gehemmt wird. Dieser Effekt entscheidet mit darüber, wie diese Wolken auf die globale Erwärmung reagieren und ob sie den Klimawandel beschleunigen oder verzögern. Die Einflussfaktoren, die bestimmen ob eine flache Konvektionswolke zu regnen beginnt, sind bis heute nicht vollständig geklärt - insbesondere, weil umfassende, simultane Messdaten aller Einflussgrößen fehlen. Die EUREC4A Messkampagne ("Elucidating the Role of Cloud-Circulation Coupling in Climate") wird diese Beschränkung überwinden und erstmalig gleichzeitige Beobachtung der Makro- und Mikrophysik von Wolken, der großskaligen Dynamik und der zugrundeliegenden Energie- und Feuchteflüsse liefern. EUREC4A wird im Januar und Februar 2020 stattfinden und wird Wolken östlich von Barbados vermessen. Die Antragsteller sind Teil des internationalen Teams, das diese Kampagne initiiert hat, und werden das "HALO Microwave Package" (HAMP) bestehend aus einem Wolkenradar und Mikrowellenradiometern betreiben. Als Basis zur Beantwortung der wissenschaftlichen Fragen werden synergistische Verfahren zur Ableitung von Flüssig- und Regenwassergehalt entwickelt und eine Wolkendatenbank, in der bereits Daten der vorangegangen NARVAL-Kampagnen enthalten sind, erweitern. Diese Datenbasis wird sowohl zur Validierung von Satellitenprodukten als auch zur Evaluierung der nächsten Generation von Atmosphärenmodellen mit Maschenweitern zwischen 100 m und wenigen Kilometern eingesetzt.
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