Das Projekt "Wolken- und Niederschlagsprozesse im Klimasystem - HD(CP)2: Projekt M7 - 3D Strahlungsmodul" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ludwig-Maxililians-Universität München, Meteorologisches Institut, Lehrstuhl für Experimentelle Meteorologie durchgeführt. Bei der für das HD(CP) 2-Modell geplanten Auflösung im Bereich von wenigen 100 Metern ist die Berücksichtigung von 3D-Effekten im Strahlungstransport unerlässlich, um realistische Erwärmungs- und Abkühlungsraten zu erhalten. Im Teilprojekt M7 wird eine schnelle Strahlungstransportparametrisierung entwickelt, welcher für die 100-Meterskala optimiert ist. Diese Parametrisierung wird sowohl in das HD(CP) 2-Modell sowie in mindestens eines der beiden Benchmark-Modelle (siehe Teilprojekt M2) integriert. Dadurch wird es möglich, den Einfluss von 3D-Effekten im Strahlungstransport auf die Dynamik zu quantifizieren. In einer Vorstudie soll zuerst eine von uns entwickelte Parametrisierung (paNTICA), welches für das Wettermodell COSMO-DE des DWD konzipiert wurde, für die signifikant höhere Skalenauflösung von 100 Metern optimiert werden. Hierzu ist eine Anpassung der physikalischen und mathematischen Ansätze erforderlich. Die optimierte Parametrisierung wird für das HD(CP) 2-Modell entwickelt und zunächst in eines oder beide Benchmark-Modelle implementiert. Mittels Simulationen mit dem Benchmark-Modell werden die3D-Strahlungseffekte quantifiziert. Schließlich wird die neue Strahlungsparametrisierung direkt in das HD(CP) 2-Modell implementiert.
Das Projekt "Charakterisierung von Wolken und Aerosolen durch Lidar-Fernerkundung hinsichtlich des UV-Strahlungstransfers" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung, Fraunhofer-Institut für Atmosphärische Umweltforschung durchgeführt. Das Vorhaben soll zum besseren Verstaendnis des UV-Strahlungstransports durch die Atmosphaere beitragen. Es wird daher vorgeschlagen, durch Lidar-Fernerkundung verschiedene Wolkentypen und Aerosolensembles im Bereich Stratosphaere bis Grenzschicht zu untersuchen und in Messkampagnen die Fernerkundung von Wolken und Aerosolen mit den UV-Messungen an den IFU-Stationen zu korrelieren. Damit soll ein Beitrag geleistet werden zur Bewertung der UV-Messung selbst, zur Gewinnung realistischer Daten fuer Strahlungstransportmodelle, zur Evaluierung existierender Modelle und zur Erstellung von Kriterien fuer kurzfristige UV-Prognosen.
Das Projekt "(ACTOS/LACROS und Strahlungsschließung) Teilprojekt 3 & Koordination" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V. durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Ziel des HD(CP)2-Prototyp-Experimentes ist die Bereitstellung eines Datensatzes zur Evaluierung auf der Skala der Modellsimulationen und zur Feststellung subskaliger Variabilität, die im Modell durch Parameterisierungen abgeschätzt wird. Das Experiment zielt besonders auf die Entstehung von Wolken und Niederschlag in der konvektiven atmosphärischen Grenzschicht. 2. Arbeitsplanung: Ziel der Arbeiten in den Arbeitspaketen AP3 und AP5 des HD(CP)2-Prototyp-Experiments (O4) ist die Bereitstellung räumlich und zeitlich hochaufgelöster Profile von Aerosol-, Wolken- und Turbulenzparametern sowie räumlich hochaufgelöster Felder der solaren und thermischen Einstrahlung und die Reproduktion derselben aus beobachteten räumlichen Bewölkungsfeldern mittels Strahlungstransportrechnungen. Dafür werden die hubschraubergetragene Plattform ACTOS (In-situ-Aerosol- und Wolkenmikrophysik, Turbulenz) und die bodengebundende Fernmessstation LACROS (Wolkenradar, Mehrwellenlängen-Ramanlidar, Mikrowellenradiometer) des IfT eingesetzt, und es wird ein Pyranometer- und Pyrgeometernetzwerk aufgebaut. LACROS und die Strahlungssensoren werden kontinuierlich betrieben, für ACTOS stehen 30 Flugstunden zur Verfügung. Alle Daten werden qualitätsgesichert ausgewertet und für die Nutzung im HD(CP)2-Gesamtprojekt zur Verfügung gestellt. Es werden Untersuchungen zur Validierung von Fernmessmethoden, zur Wolkenbildung in der aerosolbeladenen, turbulenten Grenzschicht und zur Strahlungsschließung durchgeführt.
Das Projekt "Sondierung und Identifikation von Aerosolen durch Messung der Stokesparameter gestreuter Solarstrahlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Köln, Institut für Geophysik und Meteorologie durchgeführt. Dies ist ein Antrag auf Aufstockung zum Vorhaben WF/A-We 0275-01-Qs-0882. Ziel des Vorhabens ist die Erarbeitung eines Verfahrens zur Messung von Aerosolen aus der Polarisation der in den Weltraum rueckgesteuerten Solarstrahlung. Im Antragszeitraum sollen insbesondere vom Antragsteller dazu ausgefuerte Flugzeugmessungen (Messkampagne mit dem Batelle-Institut und der DFVLR) der Polarisation, gewonnen ueber einem See mit einem innerhalb des Vorlaeufervorhabens gebauten abbildenden Polarimeter, ausgewertet und durch eine Reihe von Strahlungstransportrechnungen fuer realistische Schichtungen ergaenzt werden.
Das Projekt "SCIAMACHY - Wissenschaftliche Begleitstudie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachbereich 1 Physik,Elektrotechnik, Institut für Umweltphysik,Fernerkundung durchgeführt. Das SCanning Imaging Absorption SpectroMeter for Atmospheric CartograpHY (SCIAMACHY) ist ein Vielkanalspektrometer, welches fuer den Einsatz auf dem ENVIron-mental SATellite ENVISAT-1 vorgesehen ist. Es wurde Mitte 1988 von einer Gruppe von Wissenschaftlern unter der Federfuehrung von Prof. J. P. Burrows der ESA vorgeschlagen und im Fruehjahr 1989 fuer die Polare Plattform akzeptiert. SCIAMACHY wird voraussichtlich Anfang 1999 vom europaeischen Erdbeobachtungssatelliten ENVISAT-1 in eine polare Umlaufbahn gebracht. Als Announcement of Opportunity Instrument wird SCIAMACHY von der Deutschen Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten GmbH (DARA) und der niederlaendischen Raumfahrtagentur (NIVR) finanziert. SCIAMACHY soll von der Atmosphaere und der Erdoberflaeche gestreutes, reflektiertes und transmittiertes Sonnenlicht vom UV bis zum nahen IR (240 - 2380 nm) in Nadir- und Limbrichtung sowie Absorptionsspektren waehrend Sonnen- und Mondaufgaengen mit einer spektralen Aufloesung von 0.2 nm - 2,4 mym detektieren. Diese globalen Messungen werden es ermoeglichen, die Konzentrationen wichtiger Spurengase (O3, NO2, BrO, OCIO, H2O, CH4, CO, CO2, N2O) in Troposphaere und Stratosphaere zum Teil hoehenaufgeloest zu bestimmen. Ausserdem werden Informationen ueber Eigenschaften von Aerosolen und Wolken gewonnen. Hauptziel der Begleitstudie ist es, den wissenschaftlichen Erfolg des Projektes SCIAMACHY durch Beratung von Raumfahrtagenturen und Industrie sicherzustellen. Dabei sind vielfaeltige Aufgabengebiete abzudecken: - Unterstuetzung der Zusammenarbeit von Wissenschaftlern, Raumfahrtagenturen und Industrie; - Durchfuehrung von Sensitivitaetsstudien und Entwicklung von Auswertealgorithmen; - Verifikation der Strahlungstransportmodelle und Auswertealgorithmen anhand realer Messdaten; - Aufbau einer spektroskopischen Messapparatur und Aufnahme von Absorptionsspektren; - Detaillierte Missionsplanung in Zusammenarbeit mit DLR-DFD. In der ersten Haelfte des Bewilligungszeitraums wurden: - das Instrument Design und die Entwicklung des Instruments betreut; - Absorptionsspektren von O3, NO2, OCIO, IO und OIO gemessen; - Strahlungstransportmodell GOMETRAN entwickelt und validiert. GOMETRAN wird inzwischen von DLR-DFD zur operationellen Auswertung von GOME-Daten (Global Ozone Monitoring Experiment auf ERS 2) eingesetzt.
Das Projekt "Holographische in-situ Messungen der mikrophysikalischen Größen atmosphärischer Partikel in vereisten Wolken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Chemie (Otto-Hahn-Institut) durchgeführt. In diesem Projekt sollen mikrophysikalische Parameter der atmosphärischen Eisphase in Wolken in situ gemessen werden. Damit soll die Grundlage für das Verständnis und die Modellierung der Entstehung des Niederschlags über die Eisphase, der Spurenstoffaufnahme durch Eispartikel und die Wirkungen bezüglich des Strahlungstransports erweitert werden.
Das Projekt "Emissivitaetsmodell des kombinierten Systems Atmosphaere und Meereis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachbereich 1 Physik,Elektrotechnik, Institut für Umweltphysik,Fernerkundung durchgeführt. Es wird ein Mikrowellenemissivitaetsmodell im Frequenzbereich unter 100 GHz fuer das kombinierte System (teilweise) eisbedeckte Meeresoberflaeche und Atmosphaere entwickelt. Es soll insbesondere als Werkzeug zum 'Retrieval' von Meereisparametern dienen. Zur Beschreibung der Mikrowellenemissivitaet aufgrund des mikroskopischen Aufbaus verschiedener Meereistypen (neues, ein- oder mehrjaehriges Eis) stuetzt sich das Modell auf die 'Strong Fluctuation Theory' von Stogryn in der Schichtenimplementierung von Grenfell et al.
Das Projekt "Strahlungsverteilung und bioklimatologische Standortfaktoren in der 'Langen Bramke'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Institut für Bioklimatologie durchgeführt. Das vierdimensionale Feld (Raum und Zeit) der photosynthetisch aktiven Strahlung (PAR) soll in den beiden Fichtenbestaenden der 'langen Branke' im Harz vermessen werden, um verlaesslichere Eingangsgroessen fuer Assimilationsmodelle zu bekommen und Ergebnisse von Strahlungstransportmodellen in Baumbestaenden ueberpruefen zu koennen. Die sich im Biomassevorrat und in den Schadsymptomen stark unterscheidenden beiden Bestaende liegen am Nord- bzw Suedhang, sie koennen daher in ihrem Strahlungsklima differieren. Die Strahlungsverteilung bestimmt (gemeinsam mit Advektionsprozessen) die Kinetik der in der Biomasse ablaufenden chemischen Reaktionen und ein Teil der Strahlung im Bereich von 400 bis 700 nm wird fuer die Photosynthese verwendet. Das daraus resultierende Wachstum aendert wiederum die Strahlungsverteilung (Rueckkopplung). Existierende Modelle zur Strahlungsverteilung und Photosynthese werden hier der Architektur von Fichtenbestaenden angepasst. Der am Rechner simulierte Modell-Bestand wird dabei nach Regeln der fraktalen Geometrie erzeugt. Die Messungen des Strahlungsfeldes mit einer raeumlichen Aufloesung von wenigen Metern werden benutzt, um wesentliche Modellparameter realistischer zu gestalten und die Bestandesentwicklung in Vergangenheit und Zukunft besser beurteilen zu koennen.
Das Projekt "Fernmessung der Zusammensetzung von Flugzeugabgasen am Boden mittels Fourier-Transform-Spektroskopie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung, Fraunhofer-Institut für Atmosphärische Umweltforschung durchgeführt. Die in diesem Projekt seit September 1992 durchgefuehrten Arbeiten befassen sich mit der Fourier-Transform-Infrarot-Emissions-Spektroskopie als einer potentiellen Messmethode zur direkten Quantifizierung des Schadstoffausstosses von Strahltriebwerken in allen Hoehenbereichen. Die vorrangigen Ziele waren, die potentiellen Anwendungsmoeglichkeiten dieses kontaktlosen Multikomponentenverfahrens, die nachweisbaren Komponenten im Abgas, deren Nachweisgrenzen und die Genauigkeit des Gesamtsystems, zunaechst aus Bodenmessungen und spaeter moeglicherweise im Flug, zu bestimmen. Langfristig ist die Validierung existierender Rechenmodelle der Triebwerksemissionen und/oder die Entwicklung geeigneter Verfahren zur Umrechnung bodengebundener Emissionsmessungen auf Flugbedingungen fuer die Verwendung in Emissionskatastern geplant. Ausgehend von ersten Testmessungen, die die prinzipielle Anwendbarkeit eines solchen Systems zeigten, wurden geeignete Spektralbereiche zur Auswertung moeglichst vieler Komponenten im Abgas ausgewaehlt und parallel dazu ein Computerprogramm zur Interpretation der gemessenen Emissionsspektren (Mehrschichten-Strahlungstransportmodell) entwickelt.
Das Projekt "Hyperspektrale Satellitendaten Analyse ueber Landoberflaechen zur Anwendung in der Klimamodellierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Meteorologisches Institut durchgeführt. Die Genauigkeit und Anwendbarkeit der Ergebnisse von Klimamodellen werden durch die unzureichende Beschreibung von Wolken und der Landoberflaeche limitiert. Das wohl groesste Problem ueber Land ist die enorme Heterogenitaet des Bodens, der Vegetation und, damit verbunden, die Dynamik der Variabilitaet der Zustandsgroessen auf verschiedenen raeumlichen und zeitlichen Skalen. Hyperspektrale Satellitendaten haben das Potential, global hochaufloesende Datensaetze zur Kalibrierung und Validierung von Klimamodellen zu liefern. Aggregationseffekte, die einerseits durch Nichtlinearitaeten im Strahlungstransport und in der Antennenverstaerkung der Radiometer verursacht werden, andererseits bei der raeumlichen Anpassung der verschiedenen Satellitendatensaetze an die Modelldaten entstehen, limitieren die Anwendung von Satellitendaten ueber Land. Durch die Entwicklung und Anwendung von gekoppelten Hydrologischen Landoberflaechen- und Hyperspektralen Strahlungstransportmodellen sollen Aggregationseffekte sowohl auf der kontinentalen, als auch auf der Skala von Einzugsgebieten quantifiziert werden. Somit koennen Satellitendaten fuer die Klimamodellierung nutzbar gemacht werden.
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