Das Projekt "Towards the prediction of stratospheric ozone II" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Institut für Meteorologie und Klimaforschung durchgeführt. General Information: Most of the research effort in understanding the processes controlling the observed ozone decline have concentrated on the polar vortex and on the interaction of the polar vortex with mid-latitudes. There are other regions that are also important for future prediction of ozone change where significant uncertainty exists. Two such regions are the tropics, where the transport between mid-latitudes and the tropics is a key unresolved issue, and the mid-latitude lowermost stratosphere, where the amount of transport from the troposphere into the stratosphere is uncertain. There is a clear requirement for validation and development of three-dimensional chemical transport models in relation to these regions. This is the objective of this proposal. The improvement of our modelling capability in these regions is necessary for assessing the impact of anthropogenic emissions on stratospheric ozone and other trace gases. In particular, it is important to understand the impact of CFCs and aircraft emissions. An accurate modelling capability for stratospheric ozone is vital for good policy decisions in the European Commission and for international protocols. The proposal brings together a number of European modelling groups who are at the forefront of stratospheric research. They will examine the behaviour of 3-dimensional chemical transport models (CTMs) in these two key regions. The sensitivity to CTM formulation and resolution will be addressed. The output from the CTMs will be validated against recently collected datasets. The CTMs will be integrated using either winds from European Centre for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF) analyses or from dynamical models. The results of the CTMs using winds from a number of different dynamical models will be compared. The dynamical models will include a state-of-the-art global circulation model (GCM), a mechanistic middle atmosphere model, and a simplified GCM. This will indicate how well these dynamical models can capture the key transport processes. Perturbation experiments will be performed in the dynamical models to assess the effects on tracer transport of the quasi-biennial oscillation, aerosol radiative heating from volcanic eruptions, and increased amounts of greenhouse gases. This proposal will benchmark low-resolution CTMs, which can be used in multi-year ozone assessment studies, against much higher-resolution CTMs. Multi-year integrations will be performed to assess the impact of increased aircraft emissions on stratospheric ozone. Prime Contractor: University of Oxford, Department of Atmospheric, Oceanic and Planetary Physics Clarendon Laboratory; Oxford.
Das Projekt "TP3: IR-Doppel-LIDAR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik e.V. an der Universität Rostock durchgeführt. Gesamtziel ist die Weiterentwicklung eines wissenschaftlichen Prototyps auf der Basis eines auf der Grundwellenlänge bei 770 nm betriebenen Alexandrit Lasers. Im Fokus der Forschung und Entwicklung stehen hierbei die: - Erweiterung eines neuartigen Messverfahrens um gleichzeitig mehrere Messgrößen zu erfassen - Verbesserung der spektralen Verfahren zur Regelung der Laser und Interferometer - Reduktion der Komplexität - Automatisierung der Messungen - Steigerung der Robustheit und Handhabbarkeit des Systems für den mobilen Einsatz - Generierung und Identifikation weiterer Innovationen Folgende Themenschwerpunkte werden behandelt: Optimierung der Infrastruktur, Weiterentwicklung der Software und Erweiterung des optischen Systems zur Ausnutzung von Atom- und Molekülspektren im Durchstimmbereich des Alexandrit Lasers im Infraroten. Das IAP betreibt als Forschungsinstitut seit mehreren Jahrzehnten Spitzenforschung im Bereich der Atmosphärenphysik, insbesondere im Höhenbereich von 10 bis 120 km. Weltweit existieren nur wenige Institute mit vergleichbarer technischer Ausstattung und langjähriger Erfahrung. Seit vielen Jahren entwickelt und betreibt das Institut verschiedene Messsysteme weltweit. Aufbauend auf herkömmlichen Lidarsystemen hat das IAP eine neue Lidarmethode basierend unter anderem auf komplexer Software entwickelt. Der große technologische und personelle Aufwand von herkömmlichen Systemen wird hierdurch stark reduziert. Die softwarebasierte Auslegung der Systemkomponenten erlaubt zudem eine erhöhte Kompaktheit und Kosteneffizienz der Systeme. Am IAP wurden über viele Jahre die notwendigen, angepassten Algorithmen entwickelt. Insgesamt wurden neben der Softwareentwicklung alle wesentlichen Vorarbeiten für die Entwicklung des Gesamtsystems in vorherigen Projekten durchgeführt und der Prototyp erfolgreich getestet. Der Forschungs- und Entwicklungsbedarf zur Realisierung eines für die Atmosphärenforschung global einsetzbaren Lidarsystems wurde identifiziert.
Das Projekt "ROMIC II: Rolle der mittleren Atmosphäre bezogen auf das Klima" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt. Die quasi-zweijährige Oszillation (QBO) ist eines der prominentesten dynamischen Phänomene der Stratosphäre. Wegen der stattfindenden Klimaänderung stellt sich die Frage ob, wie und warum die QBO dadurch verändert werden könnte. Durch Beobachtungen ist auch der Einfluss der QBO auf die troposphärische Zirkulation vielfach festgestellt worden.
Das Projekt "Messung des Wasserdampf-Treibhauseffekts in der Arktis und den Alpen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz durchgeführt. Obwohl Wasserdampf als Treibhausgas Nr. 1 für unser Klimasystem von großer Bedeutung ist, ist die Datenlage für Wasserdampf unzureichend. Durch hochauflösende Langzeitmessungen am hochalpinen Standort der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus (UFS) und am arktischen Standort des Arctic Lidar Observatory for Middle Atmosphere Research (ALOMAR) in Norwegen soll der Einfluss der Vertikalverteilung von Wasserdampf auf die bodengerichtete Wärmestrahlung untersucht werden, um so Defizite in den bestehenden Modellen identifizieren und Klimaprognosen verbessern zu können. Das Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK-IFU) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) führt das FuE-Projekt in Kooperation mit der norwegischen Forschungsstation ALOMAR durch (Know-how-Transfer).
Das Projekt "Teilprojekt 1, (Modul B)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Chemie (Otto-Hahn-Institut) durchgeführt. Das Ziel von LiCoS ist es, den Einfluss meteorologischer und chemischer Prozesse auf Klimavorhersagen auf Zeitskalen von Jahren bis Jahrzehnten zu untersuchen. Verbesserte Modellalgorithmen des Strahlungsantriebes und der kleinskaligen Wechselwirkungen , d.h. solche verbunden mit der Wirkung von Aerosolen, Wolken und Ozon, versprechen eine signifikante Reduzierung der Unsicherheiten regionaler Klimavorhersagen. Die Anwendung numerisch effizienter Algorithmen zur Beschreibung oben genannter Prozesse im MiKlip-System zur Vorhersage dekadischer Klimaveränderungen werden auch hochauflösende Vorhersagen erlauben. Die Kopplung der unteren und der mittleren Atmosphäre wird über den Einfluss des stratosphärischen Ozons, des vulkanischen Aerosols und des Sonnenzyklus eine genauere Darstellung natürlicher Klimavariabilität ermöglichen und die Vorhersagen verbessern. Auch soll der Einfluss von Unsicherheiten, in Zusammenhang mit den Emissionsszenarien anthropogener Spurengase, anhand von Sensitivitätsstudien untersucht werden. I) Entwicklung chemischer Submodelle zur Evaluierung des Einflusses der Luftqualität auf Klimavorhersagen II) ein verbessertes Verständnis der Limitierung von Klimavorhersagen durch den Einfluss von Wolkenprozessen, Aerosolen, sowie der Repräsentanz struktureller und parameterisierter chemischer Prozesse (auch der in der Stratosphäre) und eine Basis zu schaffen, zur Integration unserer Forschung in das MiKlip System zur Vorhersage dekadischer Klimaveränderungen.
Das Projekt "How is the stratospheric water vapour affected by climate change, and which processes are responsible? (SHARPI-WV)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Physik der Atmosphäre, Abteilung Dynamik der mittleren Atmosphäre durchgeführt. Observational data sets of water vapour (H2O) and HDO from MIPAS and H2O from SCIAMACHY will be extended and further improved in data quality. An 'all-satellite' data set containing data of SAGE, HALOE, SMR, MLS, MIPAS and SCIAMACHY and covering 30 years from 1984 to 2014 will be generated by appropriate data merging. The MIPAS and SCIAMACHY data record will be analysed regarding the anomalies of the time series (tape recorder, monsoon systems), potential trends, and correlations to other atmospheric quantities like tropical tropopause temperature, with some focus on the HDO data record. Similar analysis will be performed with improved transient and sensitivity model runs available within SHARP. H2O modelling will be included in the Lagrangian version of EMAC, and case process studies will be performed to analyse the H2O transport into the stratosphere. The modelled H2O fields will be compared to H2O data sets made available from MIPAS. For ECHAM5/MESSy, a higher resolved version not producing the cold and dry bias in the tropopause will be sought for. The CMIP5 simulations of MPI-M will be analysed regarding water vapour, and internal variability will be compared to climate change signals. The role of methane for the stratospheric water vapour budget will be re-assessed in the light of recent changes in methane growth, both from the observational and model data side.
Das Projekt "Teilprojekt 2, (Modul B)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Physik der Atmosphäre, Abteilung Dynamik der mittleren Atmosphäre durchgeführt. Ziel des Vorhabens STRATO ist die detaillierte Untersuchung der Bedeutung der Stratosphäre für mittelfristige Prognosen des Klimas. Im Vordergrund steht die Quantifizierung der Reaktion des gekoppelten Atmosphäre-Ozean-Systems auf die dekadische Variabilität der Stratosphäre. Frühere Analysen von Beobachtungsdaten sowie Studien auf der Grundlage von numerischen Modellsimulationen zeigen einen deutlichen Einfluss dekadischer stratosphärischer Veränderungen auf die Troposphäre. Es ist daher davon auszugehen, dass die Berücksichtigung stratosphärischer Prozesse zu einer Verbesserung der Vorhersage dekadischer Klimaänderungen führen wird. In dem Vorhaben werden vor allem die Rolle der solaren Aktivität (11-jähriger Sonnenzyklus) sowie die interne Variabilität der Stratosphäre auf dekadischen Zeitskalen und die sich daraus ergebenden troposphärischen Reaktionen untersucht. Partner DLR wird sich schwerpunktmäßig mit der Rolle der internen dynamischen Variabilität der Stratosphäre für die dekadische Klimavariabilität befassen.
Das Projekt "SOLEIL: Solar variability and trend effects in layers and trace gasesin the upper atmosphere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik e.V. an der Universität Rostock durchgeführt. In der wissenschaftlichen Klimadiskussion steht der Einfluss des Anstiegs anthropogener Treibhausgase auf die globale Änderung unserer Atmosphäre in den untersten Kilometern im Vordergrund. Allerdings ist die bisher eingetretene mittlere globale Temperaturerhöhung mit 0.85 K von 1880 bis 2012, dies entspricht 0.06 K pro Dekade, jedoch klein. In der Atmosphäre oberhalb von etwa 8 km kehrt sich das Vorzeichen des Treibhauseffekts um: ein Anstieg der Konzentration von infrarot-aktiven Gasen führt zu einer Abkühlung durch eine gesteigerte Emission von Strahlung in den Weltraum. Die globale Veränderung der Atmosphäre findet besonders stark in einem Höhenbereich von 50-75 km statt. Antworten auf die Fragen nach den Ursachen für diese rapiden Änderungen in der mittleren Atmosphäre können uns nur numerische Atmosphärenmodelle (z.B. LIMA) geben. Letztere zeigen, dass die Strahlungsbilanz der mittleren Atmosphäre weitgehend bestimmt wird durch die Spurengase CO2 und O3. Die multivariate Trendanalyse erlaubt nun eine Aussage über den Beitrag am Gesamttrend der einzelnen Spurengase O3 und CO2. Die Spurengase CO2 und O3 tragen jeweils 2/3 bzw. 1/3 zum Trend bei. Die größten Trends liegen im Drucksystem mit 1.3 K/Dekade bei ca. 60 km, während auf geometrischen Höhen der Kontraktionseffekt der Atmosphäre die maximalen Trends auf bis zu 1.8 K/Dekade bei 70 km verstärkt. In den Höhen 80-90 km sind die Trendwerte am kleinsten und können sogar das Vorzeichen wechseln. Dieses Verhalten ist bedingt durch die sehr niedrigen Absoluttemperaturen in 80-90 km Höhe, die sehr empfindlich auf Variationen in den Strahlungsflüssen aus der Stratopausenregion reagieren. Weiterhin konnte in 'SOLEIL' gezeigt werden, dass Temperaturtrends zeitlich variabel sind. So zeigen im Teilzeitraum 1980-1996 die Temperaturen ihren stärksten Abfall aufgrund der Ozonabnahme: die Temperaturtrends können Werte bis zu 4 K pro Dekade erreichen. Im Zeitraum 1995-2009 sind die Durchschnittstemperaturen nahezu unverändert, weil sich hier das stratosphärische Ozon wieder aufbaut ('ozone recovery'). Diese Phasen starker und schwacher Abkühlung zwischen 1961 bis 2008 sind konsistent mit abgeleiteten Temperaturtrends aus französischen Lidarbeobachtungen und Phasenhöhenmessungen am Institut für Atmosphärenphysik (IAP) Kühlungsborn. Der Höhenbereich 80-90 km ist auch die Region, in der Eiswolken seit mehr als 100 Jahren beobachtet werden. Diese Eiswolken (NLC/PMC) existieren in der Sommermesopausenregion polwärts ab 50°N und können sich nur unter sehr kalten Temperaturen unterhalb von etwa 150 K ausbilden. Obwohl der Wasserdampfgehalt in der Mesopausenregion mit 1-7 ppmv sehr gering ausfällt, ist diese Feuchtekonzentration ausreichend für die Bildung von Eisteilchen. Die Nukleation und das Wachstum dieser Eispartikel reagiert sehr empfindlich auf Änderungen der Temperatur und des Wasserdampfes. Aus diesem Grund werden NLC/PMC auf ihre Rolle als potentieller Indikator für Klimaänderungen der globalen Atmosph
Das Projekt "ROMIC II: Rolle der mittleren Atmosphäre bezogen auf das Klima" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt. Stratosphärisches Ozon wird in der Zukunft (wie auch in der Vergangenheit) von Veränderungen sowohl der anthropogenen Halogenemissionen als auch der Brewer-Dobson-Zirkulation (BDC) beeinflusst werden. Im vorgeschlagenen Projekt wollen wir Effekte dieser Ozonänderungen auf a) die troposphärische Tropopausenregion und Klimasensitivität (Teilprojekt SOCTOC-TTL) und auf b) die Oxidationskapazität der Troposphäre und damit auf Treibhausgase und das Klima (Teilprojekt SOCTOC-CHEM) untersuchen. Wesentliche Motivation für SOCTOC-TTL ist, dass Modellstudien zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen bezüglich des Effekts von Ozonänderungen in der unteren Stratosphäre auf die Klimasensitivität kommen. Derartige Ozonänderungen sind bei globaler Erwärmung durch eine Beschleunigung der BDC zu erwarten. Wesentliche Motivation für SOCTOC-CHEM ist, dass in der Wissenschaft Dissens besteht, ob Änderungen der Emissionen von Methan oder der troposphärischen OH-Konzentration zum beobachteten Abflachen des Methantrends geführt haben. OH würde auch via UV-Strahlung durch stratosphärische Ozonänderungen beeinflusst. Um die bestehenden Unsicherheiten beider Effekte stratosphärischen Ozons zu verringern, planen wir die Anwendung einer Hierarchie numerischer Modelle. Es sollen Experimente mit 1D und 3D-RCE Modellen, sowie mit dem globalen ICON-GCM durchgeführt und analysiert werden. Die Simulationen sind jeweils ohne Ozonchemie, mit einfacher linearisierter Chemie und mit einem interaktiv gekoppelten komplexen Chemie-Modul für verschiedene Klimazustände geplant. Neben den wissenschaftlichen Zielen beabsichtigen wir das atmosphärische Zirkulationsmodell ICON und seine interaktive Kopplung an Chemie-Mechanismen weiterzuentwickeln. Dabei werden wir ICON über das ART-Modul sowohl an einen komplexen Chemie-Mechanismus als auch an eine simple linearisierte Ozonchemie koppeln. Dieses ist mit dem Ziel verbunden die Nützlichkeit des Linearisierungsansatzes für Klimastudien zu evaluieren.
Das Projekt "Rolle der mittleren Atmosphäre bezogen auf das Klima (ROMIC-II) - Trends in der mittleren Atmosphäre und ROMIC-Koordination (TIMA-2)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik e.V. an der Universität Rostock durchgeführt. Das primäre Ziel dieses Vorhabens besteht darin, Trends und Variationen aufgrund des solaren Zyklus' in der mittleren Atmosphäre (MA) und deren Relevanz für das Klima zu untersuchen. Dies beinhaltet anthropogene Änderungen in der Mesosphäre und potentielle Rückwirkungen auf die Troposphäre. Dieses Vorhaben beruht auf unsere Ergebnisse in der ersten Phase von TIMA, die zu einer Reihe von Veröffentlichungen geführt hat (siehe englische Version der Vorhabenbeschreibung). Wir haben in TIMA-1 gezeigt, dass Temperaturtrends in der Mesosphäre deutlich größer sind als in der Troposphäre. In TIMA-2 möchten wir diese Studien ausdehnen und z.B. die Verbindung zwischen den Trends in der MA und dem Klimawandel in der Troposphäre untersuchen. Dazu gehört eine Untersuchung über mögliche Änderungen von troposphärischen Quellen von Schwerewellen und deren Auswirkung in der Mesosphäre. Es sollen die Konsequenzen von zukünftigen Klimaszenarien auf die MA untersucht werden, einschließlich einer potentiellen Abschwächung solarer Strahlung durch mesosphärische Eisteilchen und deren Auswirkung auf das regionale Klima. Erste Abschätzungen haben gezeigt, dass dieser Effekt in Zukunft relevant sein könnte.
| Origin | Count |
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| Bund | 113 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 113 |
| License | Count |
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| Boden | 85 |
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