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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Forschung

Das IEK-7 untersucht chemische, mikrophysikalische und dynamische Prozesse in der Atmosphäre sowie deren Rolle bei Klimaänderungen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Tropopausenregion (5 bis 15 km), da sich hier Änderungen von Treibhausgasen, Aerosolen und Wolken besonders stark auf den Strahlungsantrieb (engl.: Radiative Forcing) der Atmosphäre auswirken.

Zur Erhöhung der Prognosefähigkeit von Chemie-Klima-Modellen (Zeitskalen von Jahrzehnten) untersucht das IEK-7 kleinräumige Prozesse auf der globalen Skala (Wellen, Wolken, Austauschprozesse), deren unzureichendes Verständnis zurzeit die Vorhersagekraft globaler und regionaler Modelle begrenzt. Für die Untersuchungen werden neuartige Messgeräte für Forschungsflugzeuge und Forschungsballons entwickelt und im Rahmen internationaler Messkampagnen in der Arktis, bei mittleren Breiten oder in den Tropen eingesetzt (z. B. auf dem neuen deutschen Forschungsflugzeug HALO). Darüber hinaus nutzt IEK-7 globale Satellitendaten (z.B. ENVISAT) und beteiligt sich an der Entwicklung neuer Satellitenmissionen der ESA (z. B. PREMIER). Die Auswertung sämtlicher Messdaten erfolgt in Kombination mit Computersimulationen der Erdatmosphäre (z.B. mit dem am IEK-7 entwickelten Atmosphärenmodell CLaMS). Zur Entfaltung von Synergien mit der Energieforschung werden in Zukunft die Auswirkungen der Energiewirtschaft (z. B. Emission von Treibhaussubtanzen) auf die Zusammensetzung der oberen Troposphäre und Stratosphäre verstärkt untersucht.

hohe Eiswolken und niedrige Kumuli

Rolle der UTS beim Klimawandel

Die obere Troposphäre und Stratosphäre (engl. Abkürzung UTS) sind ein wichtiger Faktor im Klimasystem. Gerade an der Tropopause bewirken bereits geringe Änderungen von strahlungsrelevanten Komponenten wie Wasser, Ozon und Zirruswolken erhebliche Änderungen des Strahlungsantriebs. Mehr: Rolle der UTS beim Klimawandel …

Arktischer Ozonverlust am 2.2.2010 in etwa 20km Höhe (in ppmv)

Ozon-Klimawechselwirkungen

Die stratosphärische Ozonschicht schützt die Erde vor der schädlichen UV-Strahlung, ist aber ebenso ein wichtiger Faktor für die Temperaturverteilung in der Atmosphäre. Änderungen der Ozonschicht sind daher sowohl aus gesundheitlich/biologischer als auch aus klimatischer Sicht relevant. Umgekehrt bewirkt der globale Wandel Änderungen in Temperaturverteilung und Spurenstoffzusammensetzung auch in der Stratosphäre – mit Rückkopplungen auf das Ozon. Es ist daher eine Herausforderung, zuverlässige Prognosen über die Ozonschicht in einem sich wandelnden Klima zu geben. Mehr: Ozon-Klimawechselwirkungen …

Einfluss der Wellendynamik auf Zirkulation der mittleren Atmosphäre

Atmosphärische Kopplungen

Dynamik und Transport sind wesentliche Komponenten, die Verteilung von klima- und chemierelevanten Spurenstoffen in der Atmosphäre zu verstehen. In einer sich global ändernden Welt ändert sich auch die Atmosphärendynamik – mit Rückkopplung wiederum auf die Verteilung der Spurenstoffe. Beispiele, die aktuell untersucht werden, sind der Eintrag troposphärischer Luft in die Stratosphäre in den Tropen, mögliche Änderung in der Brewer-Dobson Zirkulation und die Rolle von Schwerewellen auf den Transport in der mittleren Atmosphäre. Mehr: Atmosphärische Kopplungen …

Wissenschaftliche Infrastruktur

  • In situ und remote sensing Messinstrumente:
    FISH, HALOX, NIXE-CAPS, HAI, GLORIA, AMICA
  • Nutzung verschiedener Pattformen:
    - Flugzeuge (z.B. GEOPHYSICA , HALO)
    - Forschungsballone
  • Modelle:
    Chemie-Transportmodel CLaMS
    Jülich Rapid Spectral Simulation Code JURASSIC
  • Bereitstellung von Satellitendaten (z.B. MipClouds)
  • Studien zu neuen Satellitenmissionen mit Schwerpunkt Chemie-Klima-Wechselwirkungen (PREMIER (ESA) , ATMOSAT)

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