Das Projekt "Messung der globalen Verteilung verschiedener Spurengase in der Troposphaere und Stratosphaere (CO, H2, CH4, H2CO, Hg, CFCl3, CF2Cl2, O3, N2O, CCl4)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Chemie (Otto-Hahn-Institut) durchgeführt. Zielsetzung: Bestimmung der globalen Verteilung der oben genannten Gase in der Atmosphaere. Schwerpunkt liegt auf der Erfassung eines moeglichen Unterschiedes der Konzentration des betreffenden Gases zwischen der Troposphaere und Stratosphaere sowie zwischen den beiden Hemisphaeren. Aus den Messungen lassen sich wichtige Rueckschluesse auf moegliche Abbau- bzw. Produktionsprozesse ziehen. Methoden: Einbau von Messgeraeten in Flugzeuge und Messungen; Sammeln von Luftproben in der Stratosphaere mit Hilfe von Ballonen und Analyse im Labor; Einsatz von z.T. selbst entwickelten Messgeraeten.
Das Projekt "Verhalten des Spurengases Ozon in der freien Atmosphaere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutscher Wetterdienst, Geschäftsbereich Forschung und Entwicklung, Abteilung FE 3 Meteorologisches Observatorium Hohenpeißenberg durchgeführt. Regelmaessige, taegliche Messung des Gesamtozongehaltes der Atmosphaere, Messung des Vertikalprofils des Ozons mittels Ballonsondierungen mit Radiosonden. Erforschung des Verhaltens des atmosphaerischen Ozons und der Zusammenhaenge zwischen atmosphaerischem Ozon und meterologischen Groessen. Untersuchungen zur Frage einer Aenderung der Ozonschicht der freien Atmosphaere durch anthropogene Einfluesse, besonders durch Fluorkohlenwasserstoffe (hierfuer muss die Sondierungsfolge auf 3-2 mal pro Woche erhoeht werden).
Das Projekt "Kontinuierliche Ueberwachung der Schadstoffimmission der unteren Erdatmosphaere (bis 200 m Hoehe) mittels Fessel-Heissluftballon" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Gießen-Friedberg, Fachbereich Energie- und Wärmetechnik, Bereich Gießen durchgeführt. Fuer Umweltschaeden haftet nach bestehendem Recht der Verursacher. Dieser ist insbesondere bei Luftverunreinigungen z.B. durch Verbrennung von Abfaellen bei Nacht in vielen Faellen nicht zu ermitteln, da wegen der geringen Sinkgeschwindigkeit staubfoermiger oder tropfenfoermiger Schadstoffe laengst alle Verbrennungsspuren o.ae. beseitigt sind, wenn am Erdboden die Immission erfolgt. Bei Ueberwachung der unteren 200 m der Atmosphaere koennen Emissionen aber sehr viel frueher bereits ermittelt werden. Bei radioaktiven Emissionen, z.B. bei Reaktorunfaellen, kann durch Messung in der unteren Atmosphaere die Konzentration schon so fruehzeitig erfasst werden, dass ggf. Raeumung der gefaehrdeten Gebiete noch moeglich ist.
Das Projekt "Mesures de O3, NO2, NO3 et d'aerosols (FRA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Observatoire de Geneve durchgeführt. Mise au point d'une nacelle stratospherique automatique qui analyse le rayonnement des etoiles a 40 km d'altitude. Les spectres stellaires sont utilises, pour detecter et mesurer les variations de O3, NO2, NO3 et divers aerosols. La nacelle est aussi equipee pour permettre les mesures de rayonnement solaire et detecter ses faibles variations. L'equipement stratospherique est stabilise et permet des observations, de l'uv a l'ir avec une grande precision de pointage. (FRA)
Das Projekt "Fernerkundung atmosphaerischer Parameter und deren Nutzung fuer die Untersuchung klimarelevanter Prozesse sowie von Spurenstofftransporten und -umsetzungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH, Institut für Meteorologie und Klimaforschung durchgeführt. Untersuchung klimarelevanter Prozesse im mesoskaligen Bereich durch die Erfassung meteorologischer Groessen und Spurenstoffe mit Hilfe von bodengebundenen, flugzeug-, ballon- oder satellitengetragenen Instrumenten. Dazu gehoeren die Entwicklung und Erprobung neuer Verfahren und Messgeraete zur Fernerkundung atmosphaerischer Parameter. Mit Ballonmessungen werden die photochemischen Umsetzungen und der Tagesgang von Spurenstoffen in der Atmosphaere verfolgt. Beitraege zu umweltrelevanten Problemen (z.B. Ozonloch) ergeben sich aus den bodengebundenen Spurengasmengen. Teilziele sind: Einsatz von Michelson-Interferometern, Erprobung bodengebundener Fernmessverfahren fuer Messungen in der Troposphaere (SODAR, RADAR, RASS), Verfahren zur Gewinnung von Landoberflaechenparametern, meteorologischen Vertikalprofilen und Spurengasverteilungen aus Satellitendaten, Untersuchung von Transportvorgaengen und zeitlichem Verlauf von Konzentrationsaenderungen und photo-chemischen Umsetzungen.
Das Projekt "Föhnmessungen entlang der Brennersenke" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Atmosphären- und Kryosphärenwissenschaften durchgeführt. Dieses Projekt ist Teil des internationalen Mesoscale Alpine Programme (MAP). Der Brennpunkt des Interesses ist auf die Föhnströmung im Wipptal nördlich der Brennersenke gerichtet. Mit Hilfe eines dichten Meßnetzes und der Entwicklung und des Einsatzes neuer Meßmethoden soll ein hochwertiger Datensatz im Rahmen der MAP-Feldmeßkampagne und ihrer Vorbereitung erstellt werden. Weiters werden mit eigens angepaßten effizienten Analysemethoden die selbst gemessenen und von anderen beteiligten Gruppen erstellten Daten gesammelt, aufgearbeitet und ausgewertet. Zur Bestimmung der Luftmasse auf der Südseite des Alpenhauptkamms werden während den extra ausgerufenen Intensivphasen (IOPs) Radiosondenaufstiege durchgeführt. Die Strömungsverhältnisse im Wipptal werden erfaßt durch Bodenstationen entlang von Hangprofilen, die auch Information über die vertikale Struktur der Atmosphäre im Wipptal bieten. Die vertikale Windverteilung wird zur Bestimmung des Volumenflusses direkt am Brennerpaß sowie stromabwärts bestimmt. Ergänzt wird das Programm durch mobile Messungen aus dem Auto, Pilotierungen im Wipptal und ein auf einer Seilbahngondel montiertes meteorologisches Meßsystem. Die Feldphase ist abgestimmt und eingebunden in Aktivitäten anderer Gruppen, einschließlich generell 3- bis 6-stündiger Radiosondenaufstiege im Alpenraum, Messungen aus Forschungsflugzeugen, Daten von Routineflügen und der speziellen Untersuchung der Föhnströmung beim Eindringen in das Inntal und der Wechselwirkung mit den Seitentälern des Wipptales. Ziel ist die Verbesserung der Wettervorhersage in Gebirgen bei Föhnsituationen.
Das Projekt "Homogene atmosphärische Beobachtungen und Haushalte der letzten 75 Jahre" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wien, Institut für Meteorologie und Geophysik durchgeführt. Das beantragte Projekt soll erstens zu verbesserter Qualität globaler Reanalysen durch Lieferung von Korrekturen von Wetterballonbeobachtungen zurück bis 1930 beitragen. Zweitens soll es bei der Berechnung von globalen Energie- und Wasserhaushaltsgrößen Nutzen aus der höheren Qualität der Reanalysen ziehen. Beide Vorhaben sind zentrale Ziele der Phase II des vom World Climate Research Programme (WCRP) initiierten Global Energy and Water cycle Experiments (GEWEX). Die Ergebnisse sollen auch zu den Zielen des Global Monitoring for Environment and Security (GMES) Programms beitragen, einer größeren Initiative zur Bildung europäischer Kompetenz im Bereich der Erdbeobachtung. Die homogenisierten Radiosondentemperaturdatensätze, die in zwei vorangegangenen FWF-Projekten entwickelt wurden, werden von allen größeren laufenden Reanalysen zur Korrektur systematischer Radiosondentemperaturbeobachtungsfehler verwendet, insbesondere von ERA-Interim, der Modern Era Retrospective Re-Analysis (MERRA) der NASA und der neuen japanischen Reanalyse (JRA-55). Die Temperaturdatensätze müssen allerdings weiter in die Vergangenheit bis vor 1958 und auf Wind und Feuchte ausgedehnt werden, damit sie ihre führende Position behalten können. Innerhalb eines noch laufenden FWF-Projektes wurden die technischen Grundlagen für die Homogenisierung dieser Daten gelegt, aber es konnte nur die Machbarkeit der Ausdehnung nachgewiesen werden. Für die in naher Zukunft geplanten Reanalysevorhaben, insbesondere im Rahmen des EU-7FP Projekts ERA-CLIM, wird eine ausgereifte Implementierung benötigt, die für die meisten der frühen Radiosondendatensätze funktioniert. Diese Implementierung ist eine Hauptaufgabe im beantragten Projekt. Die verbesserten Beobachtungen sollten zu verbesserten Reanalysen beitragen, die wiederum zuverlässigere atmosphärische Energie- und Wasserhaushalte liefern sollten. Es ist wichtig, dass man mehrjährige Schwankungen nicht nur der wichtigsten Klimavariablen wie Temperatur untersucht, sondern auch die von Energie- und Feuchteflüssen. Kürzlich wurden im Rahmen eines laufenden FWF-Projekts charakteristische Energieflussmuster während starker Auslenkungen des Southern Oscillation Index in der Satelliten-Era (1979-) festgestellt. Homogenere Eingangsdaten und verbesserte Datenassimilationsmethoden sollten zuverlässigere diagnostische Aussagen zurück bis zu den frühen 1940er Jahren ermöglichen, als ein starkes El Nino Ereignis sehr wahrscheinlich mit den extremen nordosteuropäischen Wintern während des zweiten Weltkrieges in Zusammenhang stand. Die Unsicherheiten in den diagnostizierten Flüssen und in deren Variabilität müssen sorgfältig abgeschätzt und reduziert werden, um für die Validierung von Klimamodellen geeignet zu sein.
Das Projekt "Globale Radiosondendaten für die Klimaforschung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wien, Institut für Meteorologie und Geophysik durchgeführt. Lange homogene beobachtete Zeitserien von Klimavariablen werden nicht nur an der Erdoberfläche sondern auch in der freien Atmosphäre benötigt, denn Klimaanomalien und Klimaänderungen haben eine dreidimensionale räumliche Struktur. In-situ Beobachtungen der freien Atmosphäre, vor allem Radiosonden- und Ballondaten, sind in der Nordhemisphäre etwa seit den 1930er Jahren verfügbar, und globale Bedeckung ist seit dem internationalen geophysikalischen Jahr (IGY) 1958 gegeben. Um das volle Potential der Daten auszuschöpfen müssen (i) künstliche systematische Fehler und Sprünge aus den Stationszeitreihen entfernt werden und die Daten müssen (ii) mit einem geeigneten dynamischen Datenassimilations-system im Rahmen sogenannter Reanalysen assimiliert werden. Die Entfernung künstlicher Sprünge aus den Beobachtungsreihen nennt man Homogenisierung. Das Fehlern homogener Klimareihen der freien Atmosphäre zurück bis in die 1970er oder sogar 1930er Jahre wurde vom Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) als großer Unsicherheitsfaktor identifiziert, der unsere Fähigkeit zur Diagnose von Klimaänderungen wesentlich einschränkt. Im Projekt P18120-N10 (Ende im Mai 2009) hat der Antragsteller weltweit führende Homogeni-sierungsmethoden für Radiosondentemperaturen und -winde entwickelt. Die berechneten Korrekturen werden in laufenden Reanalyseprojekten über die Satellitenperiode (1979-) am europäischen Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage (EZMW) und an der National Aeronautics and Space Administration (NASA) benutzt. Ein neues Projekt mit folgenden Zielen wird nun beantragt: (i) Entwicklung eines vereinheitlichten Homogenisierungssystems, das Temperatur, Feuchte und Winddaten gemeinsam homogenisiert. Es soll homogene Datensätze dieser Parameter zurück bis 1958 liefern. (ii) die Schätzung systematischer Fehler in Radiosondenmessungen während des Datenassimilationsprozesses ('online bias estimation'). (iii) Untersuchung und wenn möglich Homogenisierung des Radiosondendatensatzes von 1938-1958. Ziel (i) geht auf die Tatsache ein, dass seit 1958 zwar ein globaler Radiosondenfeuchte- und Winddatensatz zur Verfügung steht, aber keine Korrekturen, die umfassend genug sind, um für eine Klimadatenassimulation hilfreich zu sein. Homogenisierte Temperaturreihen der Universität Wien und von anderen Quellen existieren, aber enthalten immer noch bedeutende Inkonsistenzen, die entfernt werden müssen, wie neuere Forschungsergebnisse gezeigt haben. Die gemeinsame Betrachtung aller Parameter ist ein neuer Ansatz, der zu verbesserter Brucherkennung führen sollte, weil Brüche in verschiedenen Parametern oft synchron auftreten aber nicht in allen Zeitserien erkennbar sind. Die Homogenisierung der Zeitreihenin späteren Perioden sollte auch durch überarbeitete Brucherkennungsverfahren und neu rekalibrierte Satellitenradianzen deutlich verbessert werden können. usw.
Das Projekt "Qualitätsbewertung bodengestützter Lidarmessungen in der Grenzschicht: Bewertung und Überprüfung von Scanstrategien, Qualitätsprüfungen und Quantifizierung deren Unsicherheit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung, Institut für Meteorologie und Klimaforschung - Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU) durchgeführt. Die technologische Entwicklung von bodengestützten aktiven Fernerkundungsinstrumenten hat einen Punkt erreicht, an dem diese Techniken für den betrieblichen Langzeitgebrauch innerhalb eines meteorologischen Messnetzes relevant werden. Die im Vergleich zu herkömmlichen Instrumenten wie Radiosonden drastisch erhöhte zeitliche und räumliche Datendichte wird ein besseres Prozessverständnis ermöglichen und die Prognosefähigkeiten von numerischen Wettervorhersagesystemen verbessern. In diesem Zusammenhang ist es unser Ziel, die Messunsicherheit und die zeitliche und räumliche Repräsentativität von Lidarmessungen zu quantifizieren. Darüber hinaus werden automatisierte Datenqualitätskontrolltests entwickelt, die an die spezifischen Anforderungen der Lidarmessungen angepasst sind. Zu diesem Zweck planen wir, mit drei Doppler-Lidars an der Feldkampagne FESSTVaL-2020 des Hans-Ertel-Zentrums für Wetterforschung (HErZ) am Grenzschichtmessfeld Falkenberg des DWD-MOL teilzunehmen, um Lidar-basierte Windmessung mit dem dort instrumentierten hohen Turm zu verifizieren und verschiedene Scanstrategien zu evaluieren. Darüber hinaus planen wir, Large-Eddy-Simulationen (LES) für diese Feldkampagne durchzuführen, um die Vor- und Nachteile verschiedener Scanstrategien mit einem Lidar-Simulator-Tool weiter zu untersuchen, das speziell an die Eigenschaften der verwendeten Instrumente angepasst wird. Zur weiteren Verifizierung der LIDAR-Daten, insbesondere auch der Lufttemperatur und der absoluten Luftfeuchtigkeit, werden wir einen weiteren Datensatz nutzen, der während der CHEESEHEAD-Feldkampagne im Sommer 2019 von einem Raman/DIAL-Lidar in Wisconsin, USA, erhoben wurde, wobei ein instrumentierter 430 m hoher Turm ist verfügbar. Diese umfangreichen Datensätze bilden die Grundlage für die Entwicklung und Anpassung spezifischer Algorithmen zur Quantifizierung der Unsicherheit und Qualitätskontrolle, die auf den langfristigen Einsatz solcher Lidare abzielen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Deutscher Wetterdienst (DWD)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutscher Wetterdienst (DWD) - Niederlassung Tauche OT Lindenberg durchgeführt. Im Rahmen des Projekts AEROMET-UAV soll miniaturisierte meteorologische Messtechnik von der TU Braunschweig weiterentwickelt und zusammen mit der Firma exabotix in ein eigens entwickeltes Flugsystem implementiert werden, das meteorologische Informationen aus Radiosondierungen ergänzt. Neben Tests in Deutschland in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Wetterdienst (DWD) soll die Erprobung und erste wissenschaftliche Nutzung bis in Höhen von 10 km mit dem Alfred- Wegener-Institut (AWI) an der Neumayer-Station in der Antarktis durchgeführt werden. Der DWD wird im Vorhaben zunächst eine Anforderungsanalyse für das UAV nach Gesichtspunkten des operationellen Einsatzes und der Verwendung in Wettermodellen erstellen. Für diese Analyse werden existierende Vorgaben und Kriterien bezüglich Datenqualität für die numerische Wettervorhersage (NWV), die teilweise von der World Meteorological Organisation (WMO) und teilweise vom DWD definiert worden sind, mit den Performanceparametern des UAV verglichen. Daran schließt sich die Vorbereitung der Integration der Daten in bestehende Wetter-Messnetze für die Modellierung an. Software Routinen werden entwickelt und bereitgestellt, um die Messdaten des UAV, die für die NWV verwendet werden sollen, in das von der WMO entwickelte BUFR-Format umwandeln. Am Meteorologischen Observatorium in Lindenberg findet die Erprobung des Systems im Vergleich zu Radiosondenaufstiegen statt. Es werden zeitgleich mit Messflügen des UAV Ballonaufstiege mit operationellen Radiosonden des DWD (Vaisala RS41) durchgeführt. Die Radiosondendaten werden durch den DWD bereitgestellt und die Analyse der Vergleichsdaten wird in Zusammenarbeit mit der TU Braunschweig und dem AWI durchgeführt. Bei der Analyse werden die Messunsicherheiten der Radiosonde berücksichtig. Auf diese Weise wird das Potenzial der Messflüge mit dem UAV bewertet. .
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