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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Forschungsthemen

Das Thema: Chemie-Klima Wechselwirkung

Klimaänderung ist nicht nur ein globales Phänomen, sondern hat auch regional sehr unterschiedliche Ausprägungen. Diese beeinflussen anthropogene und biogene Emissionen ebenso wie die chemische Umwandlung und den Abbau von Spurengasen sowie Bildungs- und Verlustprozesse von Aerosolen. Umgekehrt verändern gas- oder partikelförmige Luftschadstoffe den atmosphärischen Strahlungstransport ("radiative forcing") und wirken so auf das Klima zurück.
Im Gegensatz zu langlebigen Treibhausgasen wie CO2, N2O, FCKWs oder CH4 wirken die kurzlebigen Luftschadstoffe wie das bodennahe Ozon (O3) regional sehr unterschiedlich. Daher sind sie zunächst weniger bedeutsam für den globalen Temperaturanstieg, können aber eine wichtige Rolle für die Auswirkungen von Klimawandel in einzelnen Regionen spielen. Solche Wechselwirkungen zwischen Luftschadstoffen und Klimawandel sind das Kernthema der Arbeitsgruppe globale Modellierung. Im Einzelnen konzentrieren wir uns dabei auf folgende Aspekte:

  • Analyse von Langzeittrends der Ozonkonzentrationen in der Troposphäre:

    • Welche Prozesse bewirkten den beobachteten weltweiten Anstieg der bodennahen und troposphärischen Ozonkonzentrationen in den 1990er Jahren?
    • Wie wird sich das troposphärische Ozon unter verschiedenen Emissions- und Klimaszenarien in der Zukunft entwickeln?
    • Welche Auswirkungen haben Unsicherheiten im troposphärischen Ozonbudget auf den Beitrag von Ozon zum Klimawandel?
  • Einfluss unterschiedlicher Quellen von Luftschadstoffen auf den regionalen Klimawandel:

    • Welche Emissionsquellen haben den größten Anteil am Strahlungsantrieb kurzlebiger Luftschadstoffe?
    • Wie unterscheiden sich einzelne Regionen voneinander in Bezug auf Schadstoffemissionen und Klimaauswirkungen?
  • Rolle von Wald- und Savannenbränden für Luftverschmutzung und Klimawandel:

    • Wie können wir die Schadstoffemissionen von menschengemachten und natürlichen Vegetationsfeuern global bestimmen?
    • Wie werden Feueremissionen durch den Klimawandel beeinflusst?
    • Welche Auswirkungen haben sie auf Luftqualität und Klimawandel in einzelnen Regionen?
  • Bei diesen Untersuchungen verwenden wir ein breites Spektrum an Methoden und moderne Ansätze der Informations- und Datenverarbeitung:
    Das globale Chemie-Klimamodell ECHAM-HAMMOZ ist ein hochkomplexes Erdsystemmodell, welches die Untersuchung einer ganzen Reihe von Wechselwirkungen erlaubt und auch geeignet ist, um dekadische Änderungen von Luftschadstoffen und Treibhausgasen zu simulieren.
  • Mit dem globalen Chemie-Transportmodell MOZART tragen wir zum Aufbau eines operationellen Systems zur Analyse und Vorhersage der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre (MACC) bei. Außerdem nutzen wir dieses Modell für chemisch-meteorologische Parameterstudien und die Analyse spezifischer Ereignisse.
  • Statistische Auswertungen verschiedener Messdatensätze und ein OGC-konformer WCS Webserver für Modell- und Beobachtungsdaten erlauben eine einheitliche Betrachtung von Daten über verschiedene Regionen hinweg und den schnellen Austausch mit anderen Wissenschaftlern weltweit.
  • In Kooperation mit den anderen Arbeitsgruppen des Institutes und anderen Forschungseinrichtungen verwenden wir neben so genannten in-situ Beobachtungen auch Satellitendaten zur Quantifizierung von Emissionen aus Vegetationsfeuern, für die atmosphärisch-chemische Datenassimilation oder zur Evaluierung unserer Modellrechnungen.

Um eine möglichst effiziente Umsetzung der Forschungsergebnisse in die Politikberatung und Anwendung zu gewährleisten, wirkt der Gruppenleiter PD Dr. Martin Schultz in den wissenschaftlichen Beiräten des WMO-GAW Programms zur Messung reaktiver Spurengase, des WCRP-SPARC Stratosphärenforschungsprogramms und der IGBP-iLeaps Initiative zur Erstellung globaler Emissionsinventare (GEIA) mit. Er und seine Gruppe sind außerdem an der Task Force on Hemispheric Transport of Air Pollution (TFHTAP) und der Air Quality Community of Practice der Group on Earth Observations (GEO) beteiligt.


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