Spurengastransport auf globalen und regionalen Skalen in einem neuartigen Modellsystem: Mischung und Mischungslinien im Bereich der Polarfront

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Hoor
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 227719076

Das Ziel dieses Projektes ist ein detailliertes Prozessverständnis von Mischungsvorgängen an der extratropischen Tropopause im Bereich von extratropischen Zyklonen und des Polarjets. Hierzu wird ein neues Modellsystem verwendet, das es ermöglicht, die konsistente chemische und dynamische Simulation, die bisher nur für Globalmodelle zur Verfügung stand, auf der regionalen Skala und damitfür wesentlich höhere Auflösungen zu verwenden. Transport und Mischung in der extratropischen Tropopausenregion spielen eine Schlüsselrolle für das Verständnis der Verteilung von strahlungswirksamen Substanzen wie Ozon und Wasserdampf.Klimamodelle können wegen ihrer groben Auflösung die zu Grunde liegenden dynamischen Prozesse, die an der Tropopause ablaufen, nur eingeschränkt simulieren. Satelliten und in-situ Messungen zeigen jedoch, dass kleinskalige Prozesse zum Aufbau einer Mischungsschicht führen, die stark durch troposphärischen Einfluss gekennzeichnet ist. Diese Schicht wird durch sogenannte Mischungslinienmarkiert, die irreversiblen Spurenstoffaustausch zwischen zwei Luftmassen anzeigen. Die räumlichen und zeitlichen Skalen der dynamischen Prozesse, die zur Ausbildung der Mischungslinien und letztendlich zur Mischungsschicht führen, sind bisher jedoch nur teilweise verstanden. Für die Spurenstoffverteilung der Tropopausenregion und damit die Ausbildung der Mischungslinien spielen der Polarjet und extratropische Zyklonen eine wichtige Rolle. Letztere ermöglichen einen schnellen Vertikaltransport von Spurenstoffen in die obere Troposphäre und einen raschen Ferntransport über große Distanzen. In der Auflösungsphase der Zyklonenentwicklung laufen komplexe Mischungsvorgänge ab, die sowohl die Vermischung innerhalb der Troposphäre bestimmen als auch im Jetbereich das Spurenstoffbudget beeinflussen.Das neu entwickelte Modellsystem (MECO(n)) koppelt ein regionalen Modell mit einem globalen Atmosphärenchemiemodell. Insbesondere werden die chemischen und dynamischen Prozesse in den unterschiedlichen Modellauflösungen innerhalb einer Simulation konsitent berechnet. Dadurch lassen sich die zeitliche und räumliche Entwicklung von dynamischen und chemischen Prozessen hochaufgelöst untersuchen und die Unterschiede zum grober aufgelösten Globalmodell quantifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Dr. Astrid Kerkweg