KODYACS

Projektbeschreibung

Kurzbeschreibung des Projektes

Das geplante Projekt zielt auf ein verbessertes Systemverständnis hinsichtlich der Wechselwirkung und Rückkopplung von dynamischen und chemischen Prozessen in der Atmosphäre. Als Grundlage der Untersuchungen dienen Langzeitmessungen von verschiedenen Messträgern sowie globale Atmosphärenmodelle unter Einschluss dynamischer, chemischer und mikrophysikalischer Prozesse. Die in der Vergangenheit beobachteten Veränderungen in der Atmosphäre und die Reproduktion dieser Veränderungen in Modellsimulationen werden gemeinsam von Modellier- und Messgruppen analysiert, interpretiert und bewertet. Mittelfristig werden dadurch Instrumente geschaffen, mit denen prognostische Studien zur Entwicklung des Klimas sowie der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre auf belastbarer Grundlage möglich sind.

Neben der Identifizierung dominierender Kopplungsmechanismen dynamischer, chemischer und mikrophysikalischer Prozesse in der Atmosphäre steht die Bewertung der quantitativen Bedeutung einzelner Prozesse im Vordergrund. Dabei kann im Hinblick auf die gemeinsamen Arbeitsziele durch eine entsprechende Auswertung langer Beobachtungsreihen und durch zielgerichtete Modellstudien herausgefunden werden, wie vollständig das Systemverständnis - und damit die Einschätzung der zukünftigen Entwicklung - ist. Modellstudien mit Chemie-Transport Modellen (Simulationen bestimmter, beobachteter Episoden) und mit gekoppelten Klima-Chemie Modellen (Klimasimulationen unter Vorgabe gewählter Randbedingungen, z.B. Emissionen, Treibhausgas-konzentrationen, welche die Atmosphäre während der jüngsten Vergangenheit und Gegenwart charakterisiert haben, sogenannte Szenarienrechnungen) ermöglichen die Untersuchung und Bewertung einzelner dynamischer und chemischer Prozesse und deren Wechselwirkung. Zusätzliche Sensitivitätsstudien mit den verschiedenen Modellen, bei denen z.B. einzelne Parameter für eine Modellsimulation bei sonst gleichen Randbedingungen verändert werden, liefern weitere Hinweise, die für die Interpretation von Beobachtungen nützlich sind, aber auch für Abschätzungen der zukünftigen Entwicklung genutzt werden können. Die gemeinsame Analyse und der Vergleich von Modellergebnissen mit entsprechenden Beobachtungen meteorologischer und chemischer Größen sowie der Vergleich verschiedener Modellergebnisse untereinander erlaubt die Identifizierung und Quantifizierung relevanter atmosphärischer Prozesse, macht Unzulänglichkeiten in den Modellen sichtbar und ermöglicht gezielte Verbesserungen der verschiedenen Modellsysteme.

Kurzbeschreibung der Ziele

Primäres Ziel des Verbundprojektes KODYACS ist die quantitative Bestimmung der wechselseitigen Wirkungen von dynamischen, chemischen und mikrophysikalischen Prozessen in der oberen Troposphäre/unteren Stratosphäre und der mittleren Atmosphäre, um die in den letzten Jahren in Beobachtungen identifizierten Veränderungen (Trends) hinsichtlich ihrer Ursachen und Auswirkungen besser interpretieren zu können.

Untersucht werden dazu

Transportprozesse sowie der Luftmassenaustausch im Tropopausenbereich,

Wechselwirkungsmechanismen dynamischer und chemischer Prozesse in der oberen Troposphäre und Stratosphäre,

Kopplungsprozesse der Troposphäre und unteren Stratosphäre mit der mittleren Atmosphäre (obere Stratosphäre und Mesosphäre)

sowie natürliche Prozesse der Atmosphäre und deren quantitative Bedeutung im Vergleich zu anthropogenen Einflussfaktoren.

Folgende zentrale Fragen sollen dabei im Projekt KODYACS beantwortet werden:

Wie wirken sich dynamische und chemische Prozesse beziehungsweise Veränderungen der chemischen Zusammensetzung in der Stratosphäre auf die Dynamik der Troposphäre aus?

Wie wirkt die Dynamik der Troposphäre auf die Chemie der Stratosphäre?

Was ist Ursache für Trends klimarelevanter Spurenstoffe (z.B. H2O, O3, Aerosole) in der oberen Troposphäre/unteren Stratosphäre?

Welche Wechselwirkungen bestehen zwischen dem stratosphärischen Ozonabbau und dem Treibhauseffekt?

Wie werden Luftmassen durch die Tropopause transportiert?

Welchen Anteil haben einzelne Komponenten der natürlichen Variabilität (z.B. solare Aktivitätszyklen, QBO, vulkanisches Aerosol) an den beobachteten Veränderungen von Spurenstoffen und meteorologischen Größen?

Die geplanten Untersuchungen zielen darauf ab, das Verständnis der Wechselwirkungsmechanismen dynamischer, chemischer und mikrophysikalischer Prozesse in der Troposphäre, der Stratosphäre und der unteren Mesosphäre zu verbessern. Dies soll vor allem durch gemeinsame, koordinierte Bearbeitung der einzelnen zentralen Fragen durch die an KODYACS beteiligten Arbeitsgruppen erreicht werden.

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