Das Projekt "Variation der antarktischen Wolkenkondensationskern- (CCN) und Eiskeim- (INP) Konzentrationen und Eigenschaften an NEumayer III im Vergleich zu deren Werten in der Arktis an der Forschungsstation Villum (VACCINE+)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Das aktuelle Klima der Erde verändert sich schneller, als von den meisten wissenschaftlichen Prognosen vorhergesagt wurde. Dabei erwärmen sich die Polargebiete schnellsten von allen Regionen der Erde. Die Polargebiete haben auch starke globale Auswirkungen auf das Erdklima und beeinflussen daher das Leben und die Lebensgrundlagen auf der ganzen Welt. Trotz der großen Fortschritte der Polarforschung der letzten Jahre gibt es nach wie vor schlecht verstandene Prozesse; einer davon ist die Aerosol-Wolke-Klima-Wechselwirkung, die daher auch nicht zufriedenstellend modelliert werden können. Wolken und deren Wechselwirkungen im Klimasystem sind eine der schwierigsten Komponenten bei der Modellierung, insbesondere in den Polarregionen, da es dort besonders schwierig ist, qualitativ hochwertige Messungen zu erhalten. Die Verfügbarkeit hochwertiger Messungen ist daher von entscheidender Bedeutung, um die zugrunde liegenden Prozesse zu verstehen und in Modelle integrieren zu können. Im ersten Teil des hier vorgeschlagenen Projekts schlagen wir, d.h. TROPOS, vor, die bestehenden Aerosolmessungen an der Neumayer III-Station um in-situ Wolkenkondensationskern- (CCN) und Eiskeim- (INP) Messungen zu erweitern für einen Zeitraum von fast zwei Jahren. Die erfassten Daten wie Anzahl der Konzentrationen, Hygroskopizität, INP-Gefrierspektren usw. werden mit meteorologischen Informationen (z.B. Rückwärtstrajektorien) und Informationen über die chemische Zusammensetzung der vorherrschenden Aerosolpartikel verknüpft, um Quellen für INP und CCN über den gesamten Jahreszyklus zu identifizieren. In einem optionalen dritten Jahr wollen wir die Ergebnisse der südlichen Hemisphäre mit den TROPOS-Langzeitmessungen des CCN und INP aus der Arktis (Villum Research Station) vergleichen, welche uns im Rahmen dieses Projekts von DFG-finanzierten TR 172, AC3, Projekt B04 zur Verfügung stehen werden. Ein Ergebnis des beantragten Projekts wird ein tieferes Verständnis dafür sein, welche Prozesse die CCN- und INP-Population in hohen Breiten dominieren. Die im Rahmen des vorliegenden Projekts gesammelten quantitativen Informationen über CCN und INP in hohen Breiten werden öffentlich zugänglich veröffentlicht, z.B. für die Evaluierung globaler Modelle und Satellitenretrievals.
Das Projekt "Modellbegleitete vertikale in-situ-Untersuchung von Aerosolen, und Aerosol-Wolken-Turbulenz-Wechselwirkungen in der marinen Grenzschicht der südlichen Hemisphäre" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V. durchgeführt. Die Hauptziele des Projektes sind a) die Etablierung einer neuen und langfristigen Zusammenarbeit zwischen dem TROPOS, Leipzig, dem IMUK, Hannover, beide in Deutschland, und dem NIWA, Wellington, Neuseeland, sowie b) durch modellbegleitete, vertikal aufgelöste in-situ Aerosol-, Wolken- und Turbulenzbeobachtungen, die Verbesserung des quantitativen Verständnisses von Aerosol-Wolken-Turbulenz-Wechselwirkungen in der Region des Südlichen Ozeans. In einem breiteren Kontext wollen wir die Wechselwirkungen zwischen Aerosolen, Wolken, Turbulenz und Strahlung untersuchen. Dies soll erreicht werden durch die Zusammenführung a) bestehender experimenteller, boden- und luftgetragener Instrumente der beteiligten Institute, und b) von Modellierungssystemen für die online-gekoppelte Aerosol- und Chemie-Transportmodellierung und hochauflösende numerische Wettervorhersage, sowie c) der Durchführung einer modellgestützten ca. 3-wöchigen TROPOS-IMUK-NIWA In-situ Messkampagne. Thematisch wird sich die für den Zeitraum Februar/März 2021 geplante Kampagne auf die vertikale Verteilung von Aerosol, Turbulenz und meteorologischen Größen in der marinen Grenzschicht in Invercargill, Neuseeland, konzentrieren. Das Projekt wird neue, wichtige Daten und quantitative Erkenntnisse über Aerosole und Aerosol-Wolken-Turbulenz-Wechselwirkungen in der marinen Grenzschicht der südlichen Hemisphäre liefern, welche u.a. sehr wertvoll für die Verbesserung von Klimamodellen hinsichtlich der Vorhersage von Wolken und ihrer klimatischen Auswirkungen in der Region des Südlichen Ozeans sind. Wir werden wissenschaftliche Fragen, Ziele und Arbeitspläne für zukünftige gemeinsame experimentelle und Modellierungsaktivitäten im Rahmen weiterer klimawandelbezogener Projekte mit Neuseeland definieren und verfeinern. Das Projekt hat enge Verbindungen zu den bereits vom BMBF im Rahmen der Kooperation mit Neuseeland geförderten Projekte CHANCE (Modellierung) und LOSTECCA (Fernerkundung).
Das Projekt "COALA – Kontinuierliche Beobachtungen von Aerosol-Wolken-Interaktion in der Antarktis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Das unvollständige Verständnis der Wechselwirkung von Aerosolpartikeln mit Strahlung, Wolken und Niederschlag ist eine Schlüsselfrage der Atmosphärenforschung. Detaillierte Beobachtungen sind erforderlich, um die komplexen Zusammenhänge zwischen den beteiligten Prozessen zu erfassen. Dies gilt insbesondere für die abgelegene Region der Antarktis, wo bodengestützte, vertikal aufgelöste Langzeitbeobachtungen von Aerosol, Wolken und Niederschlag selten sind und Satellitenbeobachtungen technischen Beschränkungen unterliegen. Um die Messlücke mit modernsten Beobachtungen zu schließen, wird TROPOS die Messplattform OCEANET-Atmosphere zwischen den Südsommern 2022/23 und 2023/24 an der Station Neumayer III (70,67°S, 8,27°W) einsetzen. OCEANET-Atmosphere ist ein autonomer, polar-erprobter, modifizierter 20-Fuss-Messcontainer, der erst kürzlich erfolgreich während MOSAiC (Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate) eingesetzt wurde. Die Instrumentierung während COALA umfasst ein Mehrwellenlängen-Polarisations- und ein Doppler-Lidar, ein 35-GHz-Wolkenradar, ein Mikrowellenradiometer sowie jeweils ein 1-d und 2-d-Niederschlags-Disdrometer. OCEANET ist die einzige polare Einzelcontainer-Plattform, die mit Mehrwellenlängen-Lidar, Radar und Mikrowellenradiometer Wolken und Niederschlag sowie mit Doppler-Lidar und -Radar turbulente Luftbewegungen in Wolken an verschiedenen Messstandorten beobachten kann.Die zeitliche und vertikale Auflösung des gewonnenen Datensatzes wird in der Größenordnung von 30 s (2 s für Vertikalgeschwindigkeitsbeobachtungen) und 30 m liegen. COALA ist ein 3-Jahres-Projekt. Ein Postdoktorand wird für den Einsatz von OCEANET-Atmosphere bei Neumayer III und die Datenanalyse verantwortlich sein und dabei von Experten am TROPOS unterstützt. Die Beobachtungen werden in erster Linie dazu dienen, die Schlüsselhypothese von COALA zu untersuchen, dass Aerosol aus dem Südlichen Ozean, den mittleren Breiten und den Subtropen der südlichen Hemisphäre in die Antarktis transportiert wird, wo es die Bildung und Entwicklung von Wolken und Niederschlag beeinflusst. Die Arbeiten konzentrieren sich auf (1) die Untersuchung des Ursprungs, der Häufigkeit und der Eigenschaften des Aerosols über der Station Neumayer III, (2) die Untersuchung des Einflusses von Oberflächen- und Grenzschicht-Kopplungseffekten auf die Eigenschaften und die Entwicklung von tiefen Wolken, (3) die Untersuchung des Beitrags von Dynamik (orographische Wellen), Aerosol und Meteorologie zur Verteilung der Eis- und Flüssigphase in Wolken über Neumayer III, (4) zur Untersuchung der vertikalen Struktur von Wolken und ihrer Beziehung zur Niederschlagsbildung und (5) zur Bewertung regionaler Kontraste in den Eigenschaften von Aerosolen und Wolken und den damit verbundenen Aerosol-Wolken-Wechselwirkungsprozessen, indem die Neumayer-III-Beobachtungen von vorhandenen Datensätzen aus Südchile, Zypern, Deutschland und der Arktis kontrastiert werden.