Das Projekt "Teilvorhaben: Satellitendaten, Statistik und Verifikation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. - Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum durchgeführt. Ziel des vorliegenden Antrages ist die Entwicklung eines Datenassimilationsverfahrens der neuesten Generation und dessen Optimierung fuer den Routineeinsatz am DFD. Die Assimilation von Satellitendaten in Modelle ermoeglicht neben einem signifikanten Zugewinn an wissenschaftlicher Erkenntnis insbesondere deren direkten Transfer in umweltpolitische und wirtschaftliche Anwendungen: umgesetzt in anwendungsorientierte Informationsprodukte traegt sie bei zum Schutz von Leben und Sachwerten (z.B. Vorhersagen und Warnungen), zur Bewahrung der Umweltqualitaet (z.B. Monitoring von Luftverschmutzung und Ozonabbau) und zur Staerkung nationaler oekonomischer Vitalitaet (z.B. Quantifizierung sozialer Konsequenzen von Klimaaenderungen). Kommende Missionen wie ENVISAT oder EOS-CHEM setzen ungekannte Massstaebe in Datenquantitaet und -qualitaet. Die effektive, umfassende und rasche Exploration der in den Daten verborgenen Informationen nach Massgabe der jeweiligen Nutzer erfordert damit die Entwicklung einer neuen Generation von operativ einsatz- und leistungsfaehigen Datenassimilationsverfahren, wie sie hier vorgeschlagen wird.
Das Projekt "Teilvorhaben: Verifikation und Validation eines chemischen Datenassimilationsalgorithmus mit Hilfe von Konzentrationsprofilen aus SCIAMAC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Das Ziel des Verbundvorhabens SACADA ist die Entwicklung und die Bereitstellung eines leistungsfaehigen chemischen Datenassimilationsverfahrens zur Kartierung atmosphaerischer Konstituenten aus Satellitendaten (insbesondere von ENVISAT, vgl. Verbundantrag). Ein wesentlicher Meilenstein auf dem Wege zu einer operationellen Implementierung und Nutzung eines Datenassimilationsverfahrens ist dabei die Sicherstellung und Dokumentation der Qualitaet dieses komplexen Verfahrens (vgl. Abschnitt III des Verbundantrages) durch den Vergleich mit unabhaengig gewonnenen Spurengaskonzentrationsprofilen chemisch nicht-aktiver (hier: O3, CH4, H2O) und vor allem aktiver Spurengase (hier: NO2, BrO, OClO). Das Ziel dieses Teilvorhabens ist daher die Verifizierung und die Validierung des Datenassimilationsverfahrens (Referenzsystem und dessen operationelle Implementierung) durch den Vergleich mit unabhaengigen Informationen, die im Rahmen dieses Teilvorhaben aus SCIAMACHY-Okkulationsmessungen gewonnen werden. Zudem werden die generierten Datenprodukte fuer wissenschaftliche Untersuchungen von physikalischen und chemischen Prozesse in der oberen Troposphaere und mittleren Atmosphaere genutzt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Aufbereitung von CRISTA-Daten zur Validierung des 4-dimensionalen Assimilierungsverfahrens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachgruppe Physik durchgeführt. Hauptziel des uebergeordneten Verbundprojektes SACADA ist die Bereitstellung eines leistungsfaehigen vierdimensionalen Datenassimilierungsverfahrens zur Berechnung synoptischer Spurengasverteilungen (Karten) aus asynoptischen Satellitenmessungen (insbesondere ENVISAT). Mit dem Teilvorhaben der BUGHW sollen Messdaten des Satellitenexperimentes CRISTA zur Validierung des vierdimensionalen Assimilierungsverfahrens aufbereitet werden. Ausserdem werden Diagnosewerkzeuge entwickelt, mit denen atmosphaerische Transporte anhand der analysierten (assimilierten) Spurengasverteilungen untersucht werden koennen. Die Diagnosewerkzeuge werden zunaechst anhand assimilierter CRISTA-1 und CRISTA-2 Spurengasverteilungen getestet. Danach werden die Algorithmen so erweitert, dass sich Spurengastendenzen und wichtige Transportgroessen operationell anhand assimilierter ENVISAT Verteilungen ableiten lassen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung der variationellen Datenassimilationsalgorithmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Köln, Förderverein des Rheinischen Instituts für Umweltforschung durchgeführt. Das Projekt liefert den algorithmischen Kern des raum-zeitlichen Datenassimilationssystems durch Entwicklung eines stratosphaerischen Chemietransportmodells (CTM) und seiner tangentiallinearen und globalen, adjungierten Modellkomponenten und Verbindung in variationalen Algorithmen. Die Anwendung des Assimilationssystems liefert eine umfassende Evaluation des zugrundeliegenden CTM und damit ein zuverlaessigen, auf neueste Algorithmen aufbauendes Instrument. Projektziele: - Entwicklung eines globalen chemischen 4-dimensionalen variationellen Assimilationsalgorithmus aufbauend auf ein stratosphaerisches Chemietransportmodell und Nutzung von CRISTA-Daten und zukuenftiger ENVISAT-Messungen. - Entwicklung eines numerisch effizienten, robusten variationalen Assimilationsalgorithmus mit der Moeglichkeit, Modellfehler zu beruecksichtigen durch 4-dimensionales Physical-space Statistical Assimilation System. - Entwicklung einer operativen Version und einer komplexen Referenzversion unter Verwendung eines umfassenden stratosphaerischen Chemiemechanismus. - Fallstudienweise Qualitaetsanalyse des operativen Assimilationsalgorithmus mittels Sonderdaten von SCIAMACHY und MIPAS sowie Referenzversion.
Das Projekt "Teilbeitrag: Kreuzvalidierung der nicht-operationellen MIPAS- und SCIAMACHY-Daten sowie der Datenassimilationsprodukte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH in der Helmholtz-Gemeinschaft, Institut für Meteorologie und Klimaforschung durchgeführt. Kreuzvalidierung der nicht-operationellen MIPAS- und SCIAMACHY- sowie der Datenassimilationsprodukte, - Beitrag zum Verbundprojekt 'Synoptische Analyse chemischer Konstituenten aus Sattelitendaten mit vierdimensionaler Datenassimilation SACADA. Eine Methode zur Simulation der physikalisch-chemischen Vorgaenge, in der Atmosphaere, naemlich die vier-dimensionale Datenassimilation, wird auf ihre Verlaesslichkeit hin ueberprueft und weiterentwickelt. Damit wird zur Entwicklung und Validierung eines Werkzeuges beigetragen, das der Beobachtung von Zustaenden und Vorgaengen in der Atmosphaere dient. Die Aufgaben des Vorhabens sind: - Beratung der Kooperationspartner hinsichtlich der Verwendung der MIPAS-Daten, - Bereitstellung und Aufbereitung von nicht-operationellen zusaetzlichen Datenprodukten (Spurengasprofilen) aus MIPAS-Daten fuer die Validierungsexperimente, - Kreuzvalidierung der mit wissenschaftlichen Prozessoren nicht-operationell gewonnen MIPAS- und SCIAMACHY-Okkulationsdaten mit Hilfe der Datenassimilation.