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Institut für Energie- und Klimaforschung

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REKLIM+

Thema 5: Atmosphärische Zusammensetzung und Klima: Wechselwirkungen von globalen zu regionalen Skalen

REKLIM

UFZ

Projektbeschreibung:

REKLIM+ ist Teil des Projekts "REgionale KLIMaänderungen" des Helmholtz-Verbundes. Die Foschung erfolgt in enger Zusammenarbeit mit den Instituten IEK-7 und -8 des Forschungszentrums Jülich. Das IEK-8 beteiligt sich am 5. Thema ("Atmosphärische Zusammensetzung und Klima: Wechselwirkungen von globalen zu regionalen Skalen") des REKLIM+ Projekts.

REKLIM

Hauptziel dieses 5. Themas ist die Untersuchung des Einflusses von globalen Klimaänderungen auf regionale Skalen, sowie die Abschätzung von gesundheitlichen Auswirkungen durch lokale Klimaveränderungen, insbesondere in dicht besidelten Gebieten. Hierbei steht die Entwicklung von gekoppelten Modellen inklusive Aerosol- und Wolkenparametrisierungen, sowie deren Evaluation mithilfe von verschiedenen Beobachtungsdaten (Bodenstationen, Flugzeug-, Satellitenmessungen) im Mittelpunt der wissenschaftlichen Arbeit. Die Integration dieser Messdaten ermöglicht zudem die Bestimmung von Emissionsstärken. Das IEK-8 befasst sich mit der quantitativen Abschätzung von anthropogenen und biogenen Emissionen, sowie deren Wirkungen auf die Atmosphäre.

Die Emissionen verschiedener Stoffe können Veränderungen in der Quellregion, als auch in deren Umgebung hervorrufen. So können die Emissionen städtischer Gebiete Auswirkungen auf lokaler (Verschmutzung städtischer Luft, Hitzeinseln), regionaler (regionale Luftverschmutzung, trockener und feuchter Regen) oder sogar globaler Skala (großräumiger horizontaler Transport und vertikaler Transport in Bereiche der oberen Troposphäre - untere Stratosphäre) verursachen. Zudem werden Emissionen von biogenen Emissionsquellen wie Bäumen, sogenannte "biogene volatile organic compounds" (BVOCs) in der Troposphäre zu sekundären organischen Aerosolen (secondary organic aerosols: SOA) oxidiert und weiter durch die Atmosphäre transportiert. Über diesen Weg haben die Emissionen von Luftschadstoffen auch Einfluss auf den globalen Strahlungshaushalt der Atmosphäre. Die Herausforderung in diesem Forschungsbereich ist die Untersuchung des Produktionsweg und der Emissionsquellen dieser Stoffe. Als erster Schwerpunkt sollen die anthropogenen Emissionsquellen mit Hilfe der inversen Modellierung abgeschätzt werden. Dies ermöglicht eine quantitative Analyse der Emissionen und der chemischen Umwandlungen der emitierten Verbindungen in den unteren Atmosphärenschichten, sowie das Verständnis der Austauschprozesse.

Methodik:

Die Anwendung von fortgeschrittenen Datenassimilations-Methoden im EURAD-IM ermöglicht die Berücksichtigung von Beobachtungen, statistischen Methoden und Chemie-Transport-Simulationen. Die Quantifizierung durch Assimilation wird in Zusammenarbeit mit dem Institut IEK-7 des Forschungszentrums Jülich durchgeführt. Hierzu dient die Assimilation von tomographischen Radianzen des GLORIA (Gimballed Limb Oberserver for Radiance Imaging of the Atmosphere) Sensors, welcher Informationen über Luftsäulen mit einer hohen Auflösung liefert. Außerdem können Aggregation und Disaggregation mithilfe von GIS-Verfahren abgeleitet werden. Alle diese rechenintensiven Prozesse werden auf Hochleistungsrechnern des JRC am Forschungszentrum Jülich durchgeführt, um eine hohe Auflösung und lokale Analysen zu gewährleisten. PEGASOS Flugkampagnen liefern dabei spezielle Daten zur Vervollständigung dieser Arbeit.


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