FOR 1525:  INUIT - Ice Nuclei research UnIT

• Fachliche Zuordnung: Geowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 170852269

Eiskristalle in der Atmosphäre spielen eine wichtige Rolle für die Entstehung von Niederschlag und die Beeinflussung des Strahlungshaushalts durch Wolken. Mischphasenwolken sind Wolken, die sowohl aus unterkühlten Tröpfchen als auch aus Eispartikeln bestehen. Solche Wolken stellen einen großen Anteil der Bewölkung dar, unser Wissen über die mikrophysikalischen Eigenschaften dieser Wolken ist aber immer noch sehr begrenzt.
Eine wichtige Frage ist, wie sich Eis in diesen Wolken bildet. Wir wissen zwar, dass sogenannte Eiskeime notwendig sind, um die erste Eisbildung in den Mischphasenwolken zu starten, doch es gibt viele offene wissenschaftliche Fragen bezüglich Anzahl, Größe, chemischer Komposition, Oberflächenbeschaffenheit und weiterer physikalisch-chemischer Eigenschaften der atmosphärischen Eiskeime.
Gegenstand der Forschergruppe ist die heterogene Eisbildung in der Atmosphäre. Die Forschungsvorhaben beinhalten umfassende Laborstudien zum Verständnis des Gefrierprozesses und zur Charakterisierung der Eiskeimaktivierung in Abhängigkeit von den chemischen, mikrophysikalischen und biologischen Eigenschaften für atmosphärisch relevante Eiskeime (als Funktion von Temperatur und Wasserdampfsättigung). Feldmesskampagnen und fortlaufende Messungen werden zur Untersuchung der Eiskeime in der Atmosphäre durchgeführt. Hier werden die Konzentration, Größe, Variabilität, chemische Komposition, Oberflächeneigenschaften und die Quellen von atmosphärischen Eiskeimen für unterschiedliche Gefriermoden untersucht. Modernste Messverfahren und Apparaturen werden zur Charakterisierung der Eiskeime und der Gefrierprozesse eingesetzt.
Die Eiskeimeigenschaften von verschiedenen Mineralstäuben, Vulkanasche und von biogenen Eiskeimen stehen im Zentrum des Interesses für die Forschergruppe. Die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen und der daraus abgeleiteten neuen Parametrisierungen werden zunächst in ein Wolken-Prozess-Modell und ein Mesoskalen-Modell implementiert, um die Beschreibung der Wolken zu verbessern, Wolkenprozesse besser simulieren zu können und um den Beitrag verschiedener Eiskeimtypen und Gefriermoden quantifizieren zu können.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Chemische und mineralogische Charakterisierung von Eisnuklei und Eisresiduen (Antragsteller Bingemer, Heinz ;  Ebert, Martin )
• Die Bedeutung von Eisnukleationspartikeln und -moden für die Entstehung der Eisphase und Niederschlag: Modellsimulationen basierend auf Labormesssungen. (Antragstellerinnen / Antragsteller Diehl, Karoline ;  Szakáll, Miklós )
• Heterogende Eisnukleation ausgelöst durch poröse Materialien (Antragsteller Koop, Thomas )
• In-situ Messungen von eiskeimbildenden Partikeln (INP) und quantitative Bestimmung von biologischen INP (Antragsteller Curtius, Joachim )
• Kompositionsanalyse von Eisresiduen mittels der Kombination von Aerosol-Massenspektrometrie mit einem virtuellem Gegenstromimpaktor (Antragsteller Schneider, Johannes ;  Stratmann, Frank )
• Koordination der Forschungsgruppe 1525 (Antragsteller Curtius, Joachim )
• Screening und Charakterisierung biologischer Eiskeime und Untersuchung deren Einflusses auf die Eiskeimaktivität von Boden-und Mineralstaub. (Antragstellerin Fröhlich, Janine )
• Statische Analyse der Bedingungen für Eisnukleation in Mischphasenwolken (Antragstellerin Hoose, Corinna )
• Umfassende Prozessuntersuchungen zur heterogenen Eisnukleation: von einzelnen Wolkentropfen zu Wolkensimulationen (Antragsteller Möhler, Ottmar )
• Vom Labor ins Feld: Untersuchungen zum Immersionsgefrieren von atmosphärenrelevanten Eisnukleationskeimen (Antragstellerin Wex, Heike )

• Sprecher: Professor Dr. Joachim Curtius