Das Projekt "Feststellung von Aenderungen in der Strahlungsrueckhaltung in den vergangenen Jahrzehnten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt. Objective/Problems to be solved: Considerable uncertainties still exist in the magnitude of some of the main forcing factors which causes climatic change. There is a need to better quantify these factors e.g. those due to greenhouse gases, aerosols, stratospheric ozone and to solar processes. Scientific objectives and approach: The project aims to estimate the magnitude of temporal changes/variations in external forcing of climate, and to compare both the timing and the magnitude of the detected forcing anomalies with known and hypothesised variations in external forcing. Two different techniques to obtain the forcing will be used and compared, namely temporal changes in 6 and 24 forecast errors, i.e. forecast increments, and temporal changes in initial tendency errors obtained by assimilating the slow atmospheric normal modes obtained from re-analysis into a state-of-the-art climate model. The re-analysis data sets, which will be used, are the ERA15, ERA40 and the GEO-1 and GEO-2 data. The climate model to be used is the ECHAM model. Using re-analysis data, model tendency errors will be analysed to establish real forcing fields and to quantify forcing from processes not included in the model, i. e. stratospheric ozone, volcanic aerosols and desert dust. As a second step an improved ECHAM model, including parametrization of the processes mentioned above, will be used to assimilate the re-analysis data and the results will be used to estimate the performance of the parametrization schemes and the upgraded model. It is intended also to use this technique in a reverse mode to estimate e.g. concentrations of aerosols from volcanic eruptions. With the estimates of real forcings due to the various processes as far back in time as over the last 40 years the aim is to establish improved (insofar the accuracy of the data permits) estimates of dust/aerosol concentrations during dust/aerosol events. Such estimates are of particular interest for the earlier part of the period, where satellite observations of dust and aerosol loads are not available. In the same way, on a longer time scale, it will be investigated whether effects related to the 11 year sunspot cycle and solar processes of shorter duration and of stratospheric ozone depletion over the period can be quantified. Based on the above the various forcing estimates will be used to isolate the global warming signal from the increase in greenhouse gases (including water vapor), and to quantify to what extent greenhouse forcing has been offset by other forcings or processes during the period. Expected impacts: The project contributes to detection and attribution of climate change and its causes and its results could have important policy implications and impacts. The data sets produced and the model development work will contribute to the development of better climate models and climate change scenarios. Prime Contractor: Danish Meteorological Institute, Climate Research Division; Kobenhavn/Denmark.
Das Projekt "Rolle der mittleren Atmosphäre bezogen auf das Klima (ROMIC): Langzeittrends der solaren Spektraldichten aus Satellitenbeobachtungen während der 11-jährigen Sonnenzyklen 23 und 24 (SCIASOL)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Neue Ergebnisse haben eine Kontroverse über die Variabilität der UV Sonnenstrahlung im 11-jährigen Sonnenzyklus und deren Auswirkung auf die Erdatmosphäre und Klima ausgelöst. In dieser Studie soll eine unabhängige Überprüfung der neuen Ergebnisse mit Hilfe der re-kalibrierten solaren Spektraldichten vom Satelliteninstrument SCIAMACHY (2002-2012) durchgeführt werden. Ein wesentlicher Teil der Studie ist die Entwicklung eines fortgeschrittenen Kalibrierschemas für SCIAMACHY, das die zunehmende Schädigung der Optik mit der Zeit adäquat korrigiert. Die Erfahrungen aus der Re-Kalibrierung der SCIAMACHY Daten sollen auf die Messungen von GOME und GOME-2 (1995 bis 2020) übertragen werden mit dem Ziel, eine erweiterte homogene Zeitserie der solaren Spektraldichten aus den drei Satelliteninstrumenten zu erhalten. Nach der Re-Kalibrierung der SCIAMACHY Sonnenspektren (Arbeitspaket 1) sollen diese mit anderen Satellitendaten und verfügbaren Referenzdaten ausführlich validiert werden (Arbeitspaket 2). Die solare Variabilität und Trends während der Sonnenzyklen 23 und 24 sollen mit den verbesserten SCIAMACHY Daten untersucht und mit Ergebnissen von SIM verglichen werden (Arbeitspaket 3). Dabei sollen verschiedene statistische Methoden auf die Satellitendaten angewendet werden (Arbeitspaket 4). Das für SCIAMACHY entwickelte Kalibrierschema soll für die entsprechenden Daten von GOME und GOME-2 adaptiert werden, um eine homogene und erweiterte Zeitreihe der solaren Spektraldichten zu erhalten (Arbeitspaket 5).
Das Projekt "Untersuchung der Zusammenhaenge zwischen Ozon und Temperatur in der Stratosphaere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutscher Wetterdienst, Geschäftsbereich Forschung und Entwicklung, Abteilung FE 3 Meteorologisches Observatorium Hohenpeißenberg durchgeführt. Ziel des Vorhabens sind genaue Charakterisierung und besseres Verstaendnis der beobachteten Variabilitaet des stratosphaerischen Ozons. Im Teil A soll durch punktuelle Untersuchungen aufgrund der Hohenpeissenberger Lidar- und Sondendaten der Einfluss von Variationen auf verschiedenen Zeitskalen (11-jaehriger Sonnenzyklus, QBO,... von einem Tag auf den anderen) in den verschiedenen Hoehenbereichen untersucht, und aus den Messreihen isoliert werden. Anhand der Lidar-Daten soll untersucht werden, ob der in 35-40 km Hoehe beobachtete starke Ozonabbau sich auf die Temperaturschichtung auswirkt. Im Teil B soll ein im bisherigen Projekt (FKZ 01LO9204/0) entwickeltes statistisches Korrelationsverfahren auf die Nordhemisphaere ausgeweitet werden. Damit laesst sich aus Gesamtozonfeld und Feldern meteorologischer Parameter die Hoehenverteilung des Ozons in der unteren Stratosphaere gewinnen. So lassen sich genauere Aussagen ueber dynamisch bedingte kurzfristige Variationen und langfristige Veraenderungen des Ozons machen. Durch die Ergebnisse der Teile A und B werden bessere Abschaetzungen der Anteile meteorologischer und chemischer Veraenderungen an beobachteten Trends erwartet.
Das Projekt "Rolle der mittleren Atmosphäre bezogen auf das Klima (ROMIC): Variabilität der OH Emissionshöhe und Satellitenmessungen der Mesopausentemperatur im vergangenen Sonnenzyklus (OHCycle)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Greifswald, Institut für Physik durchgeführt. Das vorgeschlagene Forschungsvorhaben verfolgt zwei Hauptziele: Zum einen soll mit Hilfe von SCIAMACHY Satellitenmessungen die räumliche und zeitliche Variabilität der OH Emissionshöhe charakterisiert werden. Dies ist für die Interpretation von Bodenmessungen der Mesopausentemperatur von großer Bedeutung. Das zweite Hauptziel besteht in der Untersuchung von Langzeit- und Sonnenzyklusvariationen der Mesopausentemperatur unter Verwendung der verfügbaren Satellitenmessungen (mittels SCIAMACHY, MLS und SABER). Schwerpunkte dieses Ziels sind Vergleiche der Satellitenmessungen, Zusammenführung der Datensätze und eine quantitative Untersuchung insbesondere der sonnengetriebenen 27-Tage-Variabilität der Mesopausentemperaturen. Hier besteht großer Forschungsbedarf. Die Variabilität der OH Emissionshöhe wird mit Hilfe von SCIAMACHY Nightglow-Messungen untersucht. SCIAMACHY erlaubt die Untersuchung einzelner OH Vibrations-Rotationsbanden, insbesondere der am häufigsten verwendeten Banden OH(3-1) und OH(6-2). Mittels eines Inversionsverfahrens werden aus den SCIAMACHY Messungen vertikale Emissionsratenprofile abgeleitet. Mit Hilfe einer Regressionsmethode werden saisonale, QBO-, Sonnenzyklus- und Langzeitvariationen der OH Emissionshöhe bestimmt. Für das zweite Hauptziel stehen Mesopausentemperaturmessungen der Instrumente SCIAMACHY, SABER und MLS zur Verfügung. Die Datensätze werden mittels Regressions-, Korrelations- und der superposed epoch Methode analysiert.