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Was ist UV -Strahlung?

Was ist UV -Strahlung? Die ultraviolette ( UV -) Strahlung , die den Wellenlängenbereich von 100 Nanometer ( nm ) bis 400 nm umfasst, ist der energiereichste Teil der optischen Strahlung . Die UV - Strahlung ist für den Menschen nicht sichtbar und kann auch nicht mit anderen Sinnesorganen wahrgenommen werden. UV - Strahlung ist krebserregend und Ursache für sofortige und langfristige Wirkungen an Haut und Augen der Menschen und ein wichtiger Umweltparameter. Einteilung der UV-Strahlen nach Wellenlängenbereichen Die ultraviolette ( UV -) Strahlung , die den Wellenlängenbereich von 100 Nanometer ( nm ) bis 400 nm umfasst, ist der energiereichste Teil der optischen Strahlung . Die UV - Strahlung ist für den Menschen nicht sichtbar und kann auch nicht mit anderen Sinnesorganen wahrgenommen werden. Aufgrund ihrer physikalischen und biologischen Eigenschaften wird die UV - Strahlung nochmals unterteilt in UV -A- Strahlung ( Wellenlänge 400 - 315 nm ) UV -B- Strahlung ( Wellenlänge 315 - 280 nm ) und UV -C- Strahlung ( Wellenlänge 280 - 100 nm ). UV -A- Strahlung schließt sich direkt an das sichtbare Licht an. UV -C- Strahlung grenzt unmittelbar an den Bereich der ionisierenden Strahlung an. Je kürzer die Wellenlänge , desto energiereicher ist die Strahlung , und umso schädigender wirkt sie. UV - Strahlung der Sonne Die UV - Strahlung der Sonne ist die so genannte "natürliche" oder "solare" UV - Strahlung . UV - Strahlung dringt wellenlängenabhängig unterschiedlich weit bis zur Erdoberfläche vor. UV -C: Die besonders energiereiche UV -C- Strahlung wird von der Erdatmosphäre in den oberen Atmosphärenschichten vollständig ausgefiltert, so dass natürliche UV -C- Strahlung die Erdoberfläche nicht mehr erreicht. UV -B: Die energiereiche UV -B- Strahlung wird abhängig vom Zustand der Ozonschicht ebenfalls durch die Atmosphäre ausgefiltert. Aber nicht vollständig: Etwa bis zu zehn Prozent der UV -B- Strahlung erreichen noch die Erdoberfläche. Bei Störungen der Ozonschicht vergrößert sich der auf die Erdoberfläche treffende UV -B-Anteil. UV -A: Die längerwellige UV -A- Strahlung erreicht im Gegensatz zu UV -B- und UV -C- Strahlung weitgehend ungehindert die Erde. Die Stärke der natürlichen UV-Strahlung auf der Erdoberfläche hängt von vielen Faktoren ab Die Stärke der UV - Strahlung auf der Erdoberfläche hängt vom Breitengrad, von der Jahreszeit und von der Tageszeit ab. Je näher man dem Äquator kommt, desto intensiver wird sie. Im Sommer ist die UV - Strahlung stärker als im Winter – und mittags ist sie intensiver als morgens oder abends. Auch die Bewölkung beeinflusst die Stärke der UV - Strahlung . Eine geschlossene, dicke Wolkenschicht kann bis zu 90 Prozent der UV - Strahlung abhalten. Dagegen können leichte Bewölkung - bei der man die Sonne noch sehen kann - und Nebel die UV - Strahlung verstärken. Eine wichtige Rolle spielt außerdem, wie hoch ein Ort liegt: Die UV - Strahlung nimmt um ca. 10 Prozent pro 1000 Höhenmeter zu. Wasser, Sand und Schnee reflektieren die UV - Strahlung und verstärken sie auf diese Weise. Schatten verringert die UV - Strahlung – zum Beispiel unter einem Sonnenschirm um ca. 10 bis 30 Prozent und unter einem Baum mit dichter, großflächiger Krone um ca. 20 Prozent. Wirkungen und Schutz UV - Strahlung ist krebserregend, Ursache für sofortige und langfristige Wirkungen an Haut und Augen der Menschen und ein wichtiger Umweltparameter. Darum wird die Intensität der UV - Strahlung weltweit ständig überwacht und als UV-Index veröffentlicht. Die UV-Strahlungsbelastung jedes Einzelnen und die damit verbundene gesundheitliche Gefährdung hängen zu einem großen Teil vom eigenen Verhalten ab. Jeder von uns kann sich bei Tätigkeiten im Freien und besonders auch im Urlaub durch sein Verhalten vor UV-Strahlung schützen. Der UV-Index bietet hierfür eine Orientierungshilfe. Künstlich erzeugte UV - Strahlung Künstlich erzeugte UV - Strahlung unterscheidet sich in ihrer Wirkungsweise nicht von der natürlichen UV - Strahlung . Künstlich erzeugte UV - Strahlung findet in Alltag, Technik, Medizin und Wellness (zum Beispiel in Solarien ) Anwendung. Stand: 05.02.2025

Langjähriges Mittel der Lufttemperatur 1981-2010

Klimaveränderungen in Ballungsgebieten Das Klima städtischer Ballungsgebiete ist gegenüber dem Umland durch tiefgreifende Veränderungen im örtlichen Wärmehaushalt gekennzeichnet. Ursachen hierfür sind: Veränderungen der Wärmekapazität und Wärmeleitung sowie der Wind- und Austauschverhältnisse durch Flächeninanspruchnahmen, etwa infolge von Infrastrukturmaßnahmen und Bebauungen, die Verminderung verdunstender Oberflächen durch den weiterhin zunehmenden Versiegelungsgrad und damit einhergehend den Verlust an vegetationsbedeckten Flächen, der Klimawandel infolge der weltweiten Erwärmung der Atmosphäre durch Treibhausgas-Emissionen die Zuführung von Energie und Wasserdampf anthropogenen Ursprungs. Als besonders problematische Aspekte des sich hierdurch entwickelnden Stadtklimas gelten die Erhöhung der Lufttemperatur bzw. der bioklimatischen Belastung in den Sommermonaten und die Verschlechterung des Luftaustausches mit den höheren Atmosphärenschichten und der Umgebung während des gesamten Jahres. Die Erhöhung der Lufttemperatur gegenüber dem klimatisch unbeeinflussten Umland hängt im Wesentlichen von der Bebauungsdichte, der jeweiligen Vegetationsstruktur und der Topografie ab. Das langjährige Temperaturmittel ist dabei von grundlegender ökologischer Bedeutung. So kann die Einwanderung wärmeliebender Pflanzen- und Tierarten durch die mäßige bis hohe Zunahme des langjährigen Temperaturmittels und der damit zusammenhängenden Abnahme der Anzahl der Frosttage gegenüber dem unbebauten Umland begünstigt werden: Bei einem Anstieg der Mitteltemperatur von 7 °C auf 10 °C halbiert sich die Anzahl der Frosttage (vgl. Stülpnagel 1987). Neben die Ballungsräumen eigenen Bedingungen verdichteter Siedlungsstrukturen treten nunmehr auch in Berlin spürbar die Effekte des Klimawandels auf, durch den ein weiterer Impuls zum Anstieg der mittleren Temperaturen vorhanden ist. Prognosen über mögliche Entwicklungen hängen in großem Maße von den zukünftigen Treibhaugasemissionen ab und werden u.a. vom Deutschen Wetterdienst untersucht (vgl. DWD 2020). Bis zum Ende des Jahrhunderts wird hiernach in Deutschland ein Anstieg der mittleren Temperaturen von 1,1 bis 3,8 °C gegenüber dem Referenzzeitraum 1971-2000 projiziert. Die Erwärmung in den südlichen Regionen Deutschlands ist etwas stärker ausgeprägt, in den nördlichen Regionen etwas niedriger. Für Berlin liegen verschiedene Szenarienrechnungen zur möglichen Entwicklung der Temperaturen einschließlich der daraus folgenden Handlungserfordernisse vor. Aufgrund der sich kontinuierlich erweiternden Kenntnisse in der Klimamodellierung und der Anpassung an veränderte Rahmenbedingungen stellen die jeweiligen Projektergebnisse keinen dauerhaft gültigen Erkenntnisstand dar (den aktuellen Stand an Informationen finden Sie u.a. auf folgenden Webseiten: SenUMVK Klimaschutz , SenSBW Stadtentwicklungsplan Klima 2.0 und im Themenbereich Klima des Umweltatlas). Anders als beim vorherigen Aktualitätsstand 1961-1990 basieren die Auswertungen in der aktuellen Fortschreibung auf Rasterdatensätzen der standortbezogenen Messungen des Deutschen Wetterdienstes (DWD). Ergänzend zur langjährigen Temperaturverteilung im Jahresmittel können daher nun auch die Temperaturverteilungen in den Jahreszeiten Frühling, Sommer, Herbst und Winter kartographisch dargestellt werden. Aufgrund der unterschiedlichen Datenbasis beider Jahrgänge und der hieraus resultierenden unterschiedlichen methodischen Vorgehensweisen sind die Ergebnisse mit dem Bezugszeitraum 1961-1990 des Umweltatlas Berlin nur sehr eingeschränkt vergleichbar.

Langjähriges Mittel der Lufttemperatur 1961-1990

Klimaveränderungen in Ballungsgebieten Das Klima städtischer Ballungsgebiete ist gegenüber dem Umland durch tiefgreifende Veränderungen im örtlichen Wärmehaushalt gekennzeichnet. Ursachen hierfür sind: Veränderungen der Wärmekapazität und Wärmeleitung sowie der Wind- und Austauschverhältnisse aufgrund der Massierung von Baumassen die Verminderung verdunstender Oberflächen durch den hohen Versiegelungsgrad und den Mangel an vegetationsbedeckten Flächen die Erwärmung der Atmosphäre durch den sogenannten Glashauseffekt (vor allem infolge der Anreicherung mit CO 2 ) die Zuführung von Energie und Wasserdampf anthropogenen Ursprungs. Als besonders problematische Aspekte des sich hierdurch entwickelnden Stadtklimas gelten die Erhöhung der Lufttemperatur bzw. der Schwülegefährdung in den Sommermonaten und die Verschlechterung des Luftaustausches mit den höheren Atmosphärenschichten und der Umgebung während des ganzen Jahres. Die Erhöhung der Lufttemperatur gegenüber dem klimatisch unbeeinflussten Umland hängt im wesentlichen von der Bebauungsdichte und der jeweiligen Vegetationsstruktur ab. Ein Vergleich von sommerlichen Temperaturwerten in Berlin zwischen verschiedenen, aber typischen Wohnstandorten und bewaldeten (Grunewald) oder offenen Randbereichen (Dahlemer Feld) bestätigt diesen stadtklimatischen Einfluss (s. Abb.1). Die Unterschiede im Temperaturmittel beruhen weniger auf dem mittleren Maximum als vielmehr auf dem mittleren Minimum. Die mangelnde Abkühlung während der sommerlichen Abend- und Nachtstunden kann zu Beeinträchtigungen des Wohlbefindens bis hin zu Hitzestress, Kreislauf- und Schlafbeschwerden führen. Die innerstädtischen Wohngebiete in Kreuzberg und am Alexanderplatz weisen die höchsten Temperaturen auf, während in der Großsiedlung Hellersdorf aufgrund der Randlage, aber auch der offenen Baustrukturen in den Nachtstunden tiefere Temperaturen vorhanden sind. Zehlendorf profitiert von seinem hohen Vegetationsanteil. Die Temperaturen über dem Dahlemer Feld bestätigen die hohen nächtlichen Abkühlungsraten der offenen Feldfluren im Randbereich von Berlin. Im Rahmen der Klimakartierungen wurden auch die außerhalb der Stadtgrenze liegenden Räume einbezogen (vgl. Darstellung der Messrouten in Karte 04.04.4, SenStadtUm, 2001a). Abbildung 2 zeigt den Temperaturverlauf einer Messtrasse, die von Berlin-Mitte über Spandau nach Falkensee, von dort nach Süden bis in das Stadtgebiet von Potsdam und anschließend über Zehlendorf zurück in das Zentrum von Berlin führt. Die Messungen wurden in einer austauscharmen Strahlungsnacht vorgenommen, in der die Temperaturunterschiede zwischen dem Umland und dem städtischen Gebiet besonders deutlich hervortreten. Anwendungsbereiche Mit der Darstellung des langjährigen Temperaturmittels im internationalen Referenzzeitraum 1961 – 1990 wird einerseits eine gute Vergleichsgrundlage zu anderen Räumen hergestellt, da dieser Klimaparameter eine in der Regel vorliegende Größe darstellt, andererseits ist hiermit eine geeignete Grundlage für die Einschätzung aktueller Messungen gegeben. Die in der Karte dargestellten Temperaturen des langjährigen Mittels sind eine auf die heutige Nutzungsverteilung berechnete Größe. Das langjährige Temperaturmittel ist weiterhin von grundlegender ökologischer Bedeutung. So kann die Einwanderung wärmeliebender Pflanzen- und Tierarten durch die mäßige bis hohe Zunahme des langjährigen Temperaturmittels und der damit zusammenhängenden Abnahme der Anzahl der Frosttage gegenüber dem unbebauten Umland begünstigt werden: Bei einem Anstieg der Mitteltemperatur von 7 °C auf 10 °C halbiert sich die Anzahl der Frosttage (von Stülpnagel 1987).

Meteorological Observation and Assimilation of the Atmosphere on Long term (Dead Sea, Israel)

Das Projekt "Meteorological Observation and Assimilation of the Atmosphere on Long term (Dead Sea, Israel)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Department Troposphärenforschung durchgeführt. 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.

Effekte durch Schwerewellen in der Thermosphäre/Ionosphäre infolge von Aufwärtskopplung

Das Projekt "Effekte durch Schwerewellen in der Thermosphäre/Ionosphäre infolge von Aufwärtskopplung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), Stratosphäre (IEK-7) durchgeführt. 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.

Wechselwirkungen von Schwerewellen in der globalen Atmosphäre (GWING)

Das Projekt "Wechselwirkungen von Schwerewellen in der globalen Atmosphäre (GWING)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt. Interne Schwerewellen (SW) verbinden verschiedene Schichten der Atmosphäre von der Troposphäre bis zur Thermosphäre und treiben die großskalige Zirkulation der mittleren Atmosphäre an. Viele der für SW relevanten Prozesse, von ihrer Entstehung über die Ausbreitung bis zur Dissipation sind jedoch unvollständig verstanden und, wegen der geringen typischen Wellenlänge, meist schlecht in numerischen Wettervorhersage- und Klimamodellen repräsentiert. GWING ist eines der Projekte der Forschergruppe MS-GWaves, die darauf abzielt, unser Verständnis der oben angesprochenen multi-skalaren dynamischen Schwerewellenprozesse zu verbessern, um letztendlich eine einheitliche Parametrisierung der in Atmosphärenmodellen nicht auflösbaren Schwerewellen (und ihrer Effekte) von der Entstehung bis zur Dissipation zu entwickeln. Um hierzu beizutragen, ist das zentrale Ziel von GWING die Entwicklung und Anwendung des atmosphärischen Zirkulationsmodells UA-ICON. Mit diesem Modell integriert GWING das in der Forschergruppe MS-GWaves entwickelte Wissen. In der zweiten Phase von GWING stehen zwei übergeordnete wissenschaftliche Fragen im Fokus: a) Welche Bedeutung haben Eigenschaften von Schwerewellen, die in klassischen Parametrisierungen nicht berücksichtigt werden, also insbesondere horizontale und nicht-inständige Propagation sowie die Wechselwirkung transienter Wellen mit dem Grundstrom? b) Welche Rolle spielen Schwerewellen für die globale Zirkulation und ihre Variabilität? Um diese Fragen zu beantworten, werden wir UA-ICON global sowohl mit einer Maschenweite von etwa 20 km (d.h. mit Auflösung von SW bis etwa 100 km Wellenlänge) als auch mit grober Auflösung, dafür aber mit der State-of-the-art Parametrisierung MS-GWaM nutzen. Weiterhin werden spezielle Beobachtungsepisoden mit sehr hoch (ca. 1,5 km) aufgelösten Nestern simuliert. Zur Evaluation und Analyse werden diese Modellsimulationen mit Beobachtungen der Partnerprojekte zusammengeführt. Die wesentlichen Entwicklungsziele für UA-ICON in Phase 2 des Projekts sind dementsprechend die Implementierung von MS-GWaM (entwickelt im Partnerprojekt 3DMSD), die Einführung physik-basierter Schwerewellenquellen (zusammen mit 3DMSD und SV) und eine verbesserte Behandlung von SW bei sehr hoher Modellauflösung. Die Nutzung der verschiedenen UA-ICON-Konfigurationen wird schließlich erlauben, die Bedeutung bisher vernachlässigter Eigenschaften von SW zu untersuchen, d.h. die erste der oben genannten Fragestellungen zu beantworten. Ein spezielles Ziel im Rahmen von GWING ist diese Untersuchung für Episoden plötzlicher Stratosphärenerwärmungen, die durch sich schnell ändernde und zonal nicht symmetrische Bedingungen des Grundstroms gekennzeichnet sind. Im Hinblick auf die zweite übergeordnete Fragestellung, wird sich GWING auf a) die Rolle der SW und einer hohen Modellausdehnung für die Simulation von Zirkulationsänderungen bei globaler Erwärmung und b) die Rolle für die Güte von Wettervorhersagen konzentrieren.

Experimentelle Erfassung der Vorgaenge in der atmosphaerischen Grenzschicht ueber Land

Das Projekt "Experimentelle Erfassung der Vorgaenge in der atmosphaerischen Grenzschicht ueber Land" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Meteorologisches Institut durchgeführt. Die Struktur des unteren Teils der Atmosphaere, der Grenzschicht (unser Hauptlebensraum) wird durch wetterbedingte Aenderungen, Untergrundeigenschaften, einen ausgepraegten Tagesgang und durch zusaetzliche menschliche Taetigkeit hervorgerufene Einfluesse bestimmt. Die Veraenderung der Schichtung, des Turbulenzzustands und der vertikalen turbulenten Transporte, Waerme und Bewegungsgroesse sowie ihre gegenseitige Abhaengigkeit werden - neben speziellen Erscheinungen (z.B. interne Schwerewellen) mit der meteorologischen Messanlage an dem 300 m hohen Sendemast des NDR in Hamburg-Billwerder mit Schallradargeraeten und mit einem Barovariographennetz untersucht. Dabei werden auch wichtige Parameter fuer Simulationsmodelle zur Ausbreitung von Schadstoffen in der Atmosphaere - insbesondere im Stadtgebiet - gewonnen.

Teilprojekt D03: Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre und Meereis in der Arktis

Das Projekt "Teilprojekt D03: Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre und Meereis in der Arktis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung - Institut AWI - Forschungsstelle Potsdam durchgeführt. Die zentralen Zielstellungen dieses Teilprojekts sind (i) die Verbesserung im Verständnis von Rückkopplungsmechanismen zwischen der Atmosphäre und Meereis-Ozean in der Arktis, und (ii) eine Quantifizierung der einzelnen Beiträge der atmosphärischen Zirkulation, der atmosphärischen Grenzschicht (ABL) und Wolkenprozesse, sowie die Meereisveränderung in der der zeitlich beobachteten arktischen Klimaveränderung. Die Unterschiede zwischen dem beobachteten Meereisrückgang und Simulationsergebnissen von aktuellen regional gekoppelten Klimamodellen wird beurteilt. Ensemble-Simulationen mit einem gekoppelten regionalen Atmosphäre-Meereis-Ozean Modells des arktischen Klimasystems HIRHAM-NAOSIM werden mit neuen satellitenabgeleiteten Daten von Meereiskonzentrationen, Meereisdicken und Schneetiefe verglichen.

Messung von Temperaturprofilen im Hoehenbereich von 80-100 km mittels bodengebundenem Na-Lidar

Das Projekt "Messung von Temperaturprofilen im Hoehenbereich von 80-100 km mittels bodengebundenem Na-Lidar" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Physikalisches Institut durchgeführt.

Untersuchungen zum Einfluss von geomagnetischer Aktivität auf Zusammensetzung und Zirkulation der Thermosphäre und deren Kopplung in die mittlere und obere Atmosphäre

Das Projekt "Untersuchungen zum Einfluss von geomagnetischer Aktivität auf Zusammensetzung und Zirkulation der Thermosphäre und deren Kopplung in die mittlere und obere Atmosphäre" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung - Atmosphärische Spurenstoffe und Fernerkundung durchgeführt. 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.

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