API src

Found 153 results.

Related terms

Long-term trends of black carbon and particle number concentration in the lower free troposphere in Central Europe

Background The implementation of emission mitigation policies in Europe over the last two decades has generally improved the air quality, which resulted in lower aerosol particle mass, particle number, and black carbon mass concentration. However, little is known whether the decreasing particle concentrations at a lower-altitude level can be observed in the free troposphere (FT), an important layer of the atmosphere, where aerosol particles have a longer lifetime and may affect climate dynamics. In this study, we used data from two high-Alpine observatories, Zugspitze-Schneefernerhaus (ZSF) and Jungfraujoch (JFJ), to assess the long-term trends on size-resolved particle number concentrations (PNCs) and equivalent black carbon (eBC) mass concentration separated for undisturbed lower FT conditions and under the influence of air from the planetary boundary layer (PBL) from 2009 to 2018. Results The FT and PBL-influenced conditions were segregated for both sites. We found that the FT conditions in cold months were more prevalent than in warm months, while the measured aerosol parameters showed different seasonal patterns for the FT and PBL-influenced conditions. The pollutants in the PBL-influenced condition have a higher chance to be transported to high-altitudes due to the mountainous topography, leading to a higher concentration and more distinct seasonal variation, and vice versa. The long-term trends of the measured aerosol parameters were evaluated and the decreased aerosol concentrations were observed for both FT and PBL-influenced conditions. The observed decreasing trends in eBC concentration in the PBL-influenced condition are well consistent with the reported trends in total BC emission in Germany and Switzerland. The decreased concentrations in the FT condition suggest that the background aerosol concentration in the lower FT over Central Europe has correspondingly decreased. The change of back trajectories in the FT condition at ZSF and JFJ was further evaluated to investigate the other possible drivers for the decreasing trends. Conclusions The background aerosol concentration in the lower FT over Central Europe has significantly decreased during 2009-2018. The implementation of emission mitigation policies is the most decisive factor and the decrease of the regional airmass occurrence over Central Europe also has contributed to the decreasing trends. © 2021, The Author(s)

Identification of topographic features influencing aerosol observations at high altitude stations

High altitude stations are often emphasized as free tropospheric measuring sites but they remain influenced by atmospheric boundary layer (ABL) air masses due to convective transport processes. The local and meso-scale topographical features around the station are involved in the convective boundary layer development and in the formation of thermally induced winds leading to ABL air lifting. The station altitude alone is not a sufficient parameter to characterize the ABL influence. In this study, a topography analysis is performed allowing calculation of a newly defined index called ABL-TopoIndex. The ABL-TopoIndex is constructed in order to correlate with the ABL influence at the high altitude stations and long-term aerosol time series are used to assess its validity. Topography data from the global digital elevation model GTopo30 were used to calculate five parameters for 43 high and 3 middle altitude stations situated on five continents. The geometric mean of these five parameters determines a topography based index called ABL-TopoIndex, which can be used to rank the high altitude stations as a function of the ABL influence. To construct the ABL-TopoIndex, we rely on the criteria that the ABL influence will be low if the station is one of the highest points in the mountainous massif, if there is a large altitude difference between the station and the valleys or high plains, if the slopes around the station are steep, and finally if the inverse drainage basin potentially reflecting the source area for thermally lifted pollutants to reach the site is small. All stations on volcanic islands exhibit a low ABL-TopoIndex, whereas stations in the Himalayas and the Tibetan Plateau have high ABL-TopoIndex values. Spearman's rank correlation between aerosol optical properties and number concentration from 28 stations and the ABL-TopoIndex, the altitude and the latitude are used to validate this topographical approach. Statistically significant (SS) correlations are found between the 5th and 50th percentiles of all aerosol parameters and the ABL-TopoIndex, whereas no SS correlation is found with the station altitude. The diurnal cycles of aerosol parameters seem to be best explained by the station latitude although a SS correlation is found between the amplitude of the diurnal cycles of the absorption coefficient and the ABL-TopoIndex. © 2018 Author(s).

Spatial Characterization of Black Carbon Mass Concentration in the Atmosphere of a Southeast Asian Megacity: An Air Quality Case Study for Metro Manila, Philippines

Black carbon (BC) particles have gathered worldwide attention due to their impacts on climate and adverse health effects on humans in heavily polluted environments. Such is the case in megacities of developing and emerging countries in Southeast Asia, in which rapid urbanization, vehicles of obsolete technology, outdated air quality legislations, and crumbling infrastructure lead to poor air quality. However, since measurements of BC are generally not mandatory, its spatial and temporal characteristics, especially in developing megacities, are poorly understood. To raise awareness on the urgency of monitoring and mitigating the air quality crises in megacities, we present the results of the first intensive characterization experiment in Metro Manila, Philippines, focusing on the spatial and diurnal variability of equivalent BC (eBC). The average mass concentration of eBC at the urban background station (UBS) was 7.0 - 4.8 ng m'3 while at roadside (RS), hourly concentrations reached maximum values of 138 ng m'3, levels that are significantly higher than in European cities. At RS, the diurnal cycles of eBC mass concentration were connected most strongly with traffic dynamics and street configuration, while a notable influence of planetary boundary layer evolution was observed in the UBS. Results of mobile measurements conducted multiple times along two fixed routes showed high spatial variability ranging from 3-80 ng m'3 within a 500-m radius. Alarmingly, the highest concentrations were found in the most crowded areas where people spend more than eight hours a day. Quelle: http://www.aaqr.org

Sea salt emission, transport and influence on size-segregated nitrate simulation: a case study in northwestern Europe by WRF-Chem

Sea salt aerosol (SSA) is one of the major components of primary aerosols and has significant impact on the formation of secondary inorganic particles mass on a global scale. In this study, the fully online coupled WRF-Chem model was utilized to evaluate the SSA emission scheme and its influence on the nitrate simulation in a case study in Europe during 10-20 September 2013. Meteorological conditions near the surface, wind pattern and thermal stratification structure were well reproduced by the model. Nonetheless, the coarse-mode (PM1?-?10) particle mass concentration was substantially overestimated due to the overestimation of SSA and nitrate. Compared to filter measurements at four EMEP stations (coastal stations: Bilthoven, Kollumerwaard and Vredepeel; inland station: Melpitz), the model overestimated SSA concentrations by a factor of 8-20. We found that this overestimation was mainly caused by overestimated SSA emissions over the North Sea during 16-20 September. Over the coastal regions, SSA was injected into the continental free troposphere through an "aloft bridgeŁ (about 500 to 1000?m above the ground), a result of the different thermodynamic properties and planetary boundary layer (PBL) structure between continental and marine regions. The injected SSA was further transported inland and mixed downward to the surface through downdraft and PBL turbulence. This process extended the influence of SSA to a larger downwind region, leading, for example, to an overestimation of SSA at Melpitz, Germany, by a factor of ?~??20. As a result, the nitrate partitioning fraction (ratio between particulate nitrate and the summation of particulate nitrate and gas-phase nitric acid) increased by about 20?% for the coarse-mode nitrate due to the overestimation of SSA at Melpitz. However, no significant difference in the partitioning fraction for the fine-mode nitrate was found. About 140?% overestimation of the coarse-mode nitrate resulted from the influence of SSA at Melpitz. In contrast, the overestimation of SSA inhibited the nitrate particle formation in the fine mode by about 20?% because of the increased consumption of precursor by coarse-mode nitrate formation.Quelle: http://www.atmos-chem-phys.net

Modelling of soil moisture in high spatial resolution for farmed grasslands in China based on airborne thermal data

Das Projekt "Modelling of soil moisture in high spatial resolution for farmed grasslands in China based on airborne thermal data" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Bereich Bau und Umwelt, Fachrichtung Hydrowissenschaften , Institut für Hydrologie und Meteorologie, Professur für Meteorologie durchgeführt. In Inner Mongolia the heterogeneity of rainfall patterns, differences in grazing intensity and topography lead to strong temporal and spatial variability of soil moisture which has great effects on vegetation growth and influences CO2 and water fluxes. The spatial and temporal distribution and variability of near surface soil moisture will be modelled with a new approach using the atmospheric boundary layer model HIRVAC and thermal imagery obtained during the 2009 field campaign within the MAGIM research group. Thermal imagery was collected using a microlite aircraft which emerged as an adequate platform particularly for remote areas. The resulting soil moisture grids will allow for the analysis of spatial soil moisture variability at field and local scale. The high geometrical resolution (1 m) closes the gap between point surface and satellite measurements.

Die Rolle eines hoch-aufgelösten Ozeans und dessen Initialisierung sowie die Bestimmung von atmosphärischen Cold Pools für Wetter- und Klimavorhersagen und deren Implementierung in das gekoppelte Erdsystemmodell ICON

Das Projekt "Die Rolle eines hoch-aufgelösten Ozeans und dessen Initialisierung sowie die Bestimmung von atmosphärischen Cold Pools für Wetter- und Klimavorhersagen und deren Implementierung in das gekoppelte Erdsystemmodell ICON" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt. Vorhersagen von Wetter und Klima - von einer halben Stunde bis zu Wochen oder Jahren in die Zukunft - stehen vor enormen Herausforderungen. Insbesondere ist unklar, wie die atmosphärische Grenzschicht mit dem Ozean oder der Landoberfläche auf diesen verschiedenen Zeit- und Raumskalen reagiert und am besten zu koppeln ist. Auf Wetter-Skalen sind es die konvektions-auslösenden Prozesse, die die Vorhersagen beeinflussen. 'Cold Pools', die sich als Dichteströme verdunstungskalter Luft unter Niederschlagswolken bilden, sind eine deterministische Kontrolle der Konvektionsorganisation und bieten ein Vorhersagepotential. Wir erweitern die Erkennung von Cold Pools durch Beobachtungen als Referenz zur Entwicklung von ICON und um Nowcasting-Anwendungen zu verbessern. Auf der Grundlage der FESST@HH- , FESSTVaL und VITALs-Kampagnen untersuchen wir (UHH), wie sich verschiedene Landoberflächen auf die Entwicklung von Cold Pools auswirken und ob Parametrisierungen diese Wechselwirkungen richtig darstellen. Auf Klima-Skalen bietet die synchrone Entwicklung des Erdsystemmodells ICON-Seamless die einmalige Gelegenheit, die Verfeinerung der Ozeankomponente mit der Entwicklung des Initialisierungsrahmens zu verknüpfen. Wir untersuchen die konsistente Darstellung der ozeanischen und atmosphärischen Zirkulation sowie deren Wechselwirkungen in den Grenzschichtbereichen durch eine eingehende Untersuchung der Ozeanauflösung (MPI-M) - sowohl hoch als auch niedrig - und der Ozeaninitialisierung (UHH). Erkenntnisse des Projekts werden die Entwicklung des Erdsystemmodells und das Design des Vorhersagesystems unterstützen. Ocean-Weather wird HErZ-Themen in zwei BSc- und drei MSc-Programmen an der Universität Hamburg weiter etablieren, sowohl in bestehenden Kursen, als auch durch das Angebot eines neuen Kurses 'Methods and insights in seamless weather and climate prediction’'. Kurse, zu ICON und Abschlussarbeiten werden die Verankerung von HErZ in der Lehre an der Uni Hamburg ergänzen.

Wolken der marinen Grenzschicht im Wettervorhersage- und Klimamodell des Deutschen Wetterdienstes

Das Projekt "Wolken der marinen Grenzschicht im Wettervorhersage- und Klimamodell des Deutschen Wetterdienstes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main, Institut für Atmosphäre und Umwelt durchgeführt. Marine Schichtwolken kühlen unseren Planeten und sind oft mit Unsicherheiten in Wettervorhersage- und Klimamodellen behaftet. In diesem Projekt möchten wir über Modellentwicklung und Evaluation die atmosphärischen Prozesse, welche an der Entstehung und Ausbreitung dieser Wolken maßgeblich beteiligt sind, besser verstehen und deren Vorhersagbarkeit steigern. Eine besondere Rolle wird diesen Wolken in den Subtropen und Extratropen zugesprochen. Hier treten sie häufig auf und beeinflussen die Entwicklung der atmosphärischen Grenzschicht und die Energiebilanz der Erdoberfläche durch Strahlungswechselwirkungen. Innerhalb des HErZ Projektes und mit Projektpartnern der HErZ Gemeinschaft, planen wir Modellentwicklungen im ICON (Icosahedral Nonhydrostatic) Modell des DWD, und deren Evaluationen mit neuen Beobachtungsdatensätzen. Modellsimulationen werden im südlichen Ozean (Extratropen) und an der Kalifornischen Westküste durchgeführt werden. Insbesondere haben wir folgende Projektziele definiert: - Evaluation simulierter Strahlungsflüsse, Grenzschicht- und Wolkeneigenschaften für unterschiedliche Beschreibungen der Grenzschichtdurchmischung. - Quantifizierung der Strahlungsbiase in gekoppelten Ozean+Atmosphäre Läufen mit ICON-O und deren Auflösungsabhängigkeit (Ozean + Atmosphäre) - Charakterisierung und Evaluation Organisationsstrukturen in Mischphasenstratocumuli im SO - Implementierung und Evaluation der Wolkentropfensedimentation für Schichtwolken- Kumulusübergänge in den Subtropen. - Weiterentwicklung eines numerisch effizienten Einbettungsverfahrens hoch-aufgelöster Simulationen Gewonnene Erkenntnisse sind direkt relevant für Kernprojekte des DWD wie ICON-Seamless. Gleichzeitig evaluieren wir viele Prozesse auf einer Zeitskala welche für Wettervorhersagen von Bedeutung ist. Zusätzlich wird ein neuer Lehrzweig an der Goethe Universität Frankfurt innerhalb des Projektes zur Wolkenphysik etabliert. Hierfür wird ein Lehrdeputat von 10 Sem

Die Rolle eines hoch-aufgelösten Ozeans und dessen Initialisierung sowie die Bestimmung von atmosphärischen Cold Pools für Wetter- und Klimavorhersagen sowie deren Implementierung in das gekoppelte Erdsystemmodell ICON

Das Projekt "Die Rolle eines hoch-aufgelösten Ozeans und dessen Initialisierung sowie die Bestimmung von atmosphärischen Cold Pools für Wetter- und Klimavorhersagen sowie deren Implementierung in das gekoppelte Erdsystemmodell ICON" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Erdsystemwissenschaften, Institut für Meereskunde durchgeführt. Vorhersagen von Wetter und Klima - von einer halben Stunde bis zu Wochen oder Jahren in die Zukunft - stehen vor enormen Herausforderungen. Insbesondere ist unklar, wie die atmosphärische Grenzschicht mit dem Ozean oder der Landoberfläche auf diesen verschiedenen Zeit- und Raumskalen reagiert und am besten zu koppeln ist. Auf Wetter-Skalen sind es die konvektions-auslösenden Prozesse, die die Vorhersagen beeinflussen. 'Cold Pools', die sich als Dichteströme verdunstungskalter Luft unter Niederschlagswolken bilden, sind eine deterministische Kontrolle der Konvektionsorganisation und bieten ein Vorhersagepotential. Wir erweitern die Erkennung von Cold Pools durch Beobachtungen als Referenz zur Entwicklung von ICON und um Nowcasting-Anwendungen zu verbessern. Auf der Grundlage der FESST@HH- , FESSTVaL und VITALs-Kampagnen untersuchen wir (UHH), wie sich verschiedene Landoberflächen auf die Entwicklung von Cold Pools auswirken und ob Parametrisierungen diese Wechselwirkungen richtig darstellen. Auf Klima-Skalen bietet die synchrone Entwicklung des Erdsystemmodells ICON-Seamless die einmalige Gelegenheit, die Verfeinerung der Ozeankomponente mit der Entwicklung des Initialisierungsrahmens zu verknüpfen. Wir untersuchen die konsistente Darstellung der ozeanischen und atmosphärischen Zirkulation sowie deren Wechselwirkungen in den Grenzschichtbereichen durch eine eingehende Untersuchung der Ozeanauflösung (MPI-M) - sowohl hoch als auch niedrig - und der Ozeaninitialisierung (UHH). Erkenntnisse des Projekts werden die Entwicklung des Erdsystemmodells und das Design des Vorhersagesystems unterstützen. Ocean-Weather wird HErZ-Themen in zwei BSc- und drei MSc-Programmen an der Universität Hamburg weiter etablieren, sowohl in bestehenden Kursen, als auch durch das Angebot eines neuen Kurses 'Methods and insights in seamless weather and climate prediction’'. Kurse, zu ICON und Abschlussarbeiten werden die Verankerung von HErZ in der Lehre an der Uni Hamburg ergänzen.

Chemie der belasteten Atmosphaere

Das Projekt "Chemie der belasteten Atmosphaere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kernforschungsanlage Jülich GmbH, Institut für Chemie durchgeführt. Problemfeld: Aufklaerung der Chemie in der verschmutzten Atmosphaere, insbesondere der Chemie der Schwefel- und Stickstoffverbindungen. Aufgabenstellung: Fragen des NOx-Abbaus in der planetaren Grenzschicht werden untersucht. Besonders wichtig ist die Messung der SO2-Radikale mittels Matrixisolation und EPR-Nachweis.

Detection and Attribution des Klimawandels im Hochgebirge anhand der Kryosphäre: Auflösung der Prozessebene

Das Projekt "Detection and Attribution des Klimawandels im Hochgebirge anhand der Kryosphäre: Auflösung der Prozessebene" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Institut für Geographie durchgeführt. Der menschliche Einfluss auf großräumige Änderungen des Klimas hat in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen, sowohl in Atmosphäre, Ozean und Kryosphäre. Die genauen Eigenschaften physikalischer Prozesse und Mechanismen, die den menschlichen Einfluss von großräumigen auf lokale Skalen übertragen, sind allerdings kaum bekannt. Dies bedeutet eine erhebliche Unsicherheit für die Folgen des Klimawandels in der Zukunft. Das Problem der Übertragung betrifft auch den Gletscherrückgang im Hochgebirge, der überdies ein seltener Indikator für den Klimawandel in der mittleren Troposphäre ist. --- Das vorliegende Projekt hat das Ziel, unser Verständnis des Klimawandels in großer Höhe entscheidend zu verbessern. Das Fundament dafür legt eine neuartige und interdisziplinäre Methodik, mit der wir den menschlichen Anteil am Klimawandel in der großräumigen Klimadynamik, der regionalen Zirkulation über den ausgewählten Gebirgen sowie in der atmosphärischen Grenzschicht der dortigen Gletscher quantifizieren können. Die Verknüpfung prozessauflösender, physikalischer Modelle von globaler bis lokaler Skala sowie außergewöhnliche Messungen auf Gletschern in großer Höhe spannen diese Methodik auf. Sie wird letztlich ermöglichen, den menschlichen Anteil präzise zu erklären und die dafür verantwortlichen Mechanismen ausweisen zu können, inklusive der empfindlichsten Zusammenhänge im multiskaligen System ('Achillesfersen'). --- Der Einfluss des Projekts wird sich deutlich über die Glaziologie hinaus erstrecken. Unser Wissen über das globale Klimasystem wird durch den besser verstandenen Aspekt der Verknüpfung zwischen bodennahen Luftschichten und der mittleren Troposphäre profitieren. Auf regionalen und lokalen Skalen helfen die Ergebnisse für die Abschätzung von Klimafolgen, da Gletscheränderungen Wasserreserven und Naturgefahren beeinflussen. Und schließlich werden die Ergebnisse neue Wege für die Klimafolgenforschung allgemein aufzeigen, indem sie eine prozessauflösende und skalenübergreifende Methodik demonstrieren.

1 2 3 4 5 … 14 15 16