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Projekt
Die Beobachtung von lokaler und ferngesteuerter Kontrollen auf der Evolution Arktischer Luftmassen
Antragsteller
Professor Dr. Roel Neggers
Fachliche Zuordnung
Physik und Chemie der Atmosphäre
Förderung
Förderung von 2020 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442649391
Die Arktis erwärmt sich derzeit mit beispielloser Geschwindigkeit, begleitet von einem dramatischen Verlust an Meereisbedeckung. Diese beschleunigte Erwärmung wird als "Arctic Amplification" bezeichnet. Eine Vielzahl von Klimarückkopplungsprozessen spielen hierbei eine Rolle, aber jüngste Forschungen haben den Luftmassenaustausch zwischen dem arktischen Klimasystem und den mittleren Breiten eine starke Bedeutung zugesprochen. Dieser Austausch ist gekennzeichnet von Kaltluftausbrüchen aus dem Norden und das Eindringen von warmer und feuchter Luft aus dem Süden in die Arktis hinein (Feuchtigkeitsintrusionen). Nicht nur wird der meridionale Transport stark erhöht, es kommt auch zur Bildung von Flüssigwasserwolken. Durch ihren starken Einfluss auf die langwellige Strahlung bewirken diese Wolken eine dramatische Zunahme an einfallender Strahlung an der Meeresoberfläche, was wiederum zum Schmelzen des Meereises beiträgt. Die Eigenschaften des Arktischen Luftmassenaustausches wird intensiv untersucht. Es hat sich herausgestellt, dass die Zeitentwicklung feuchter Luftmassen durch eine Vielzahl von Prozessen gesteuert wird, von kleinskaliger Turbulenz und Wolkenphysik bis hin zu globalen Rossby-Wellen. Die kleinskaligen Prozesse wirken wie lokale Kontrollen auf die Luftmassen, während die großskalige Absenkung wie eine entfernte Kontrolle wirkt. Large-Eddy Simulationen (LES) von bewölkten und turbulenten Grenzschichten in der Arktis haben zwei Aspekte des Eindringens von Feuchtigkeit hervorgehoben: i) die starke Kontrolle des großflächigen Absinkens auf die Luftmassenentwicklung, und ii) die wichtige Rolle der Feuchteinversion bei diesem Prozess. Obwohl diese neuen Erkenntnisse einen wichtigen Fortschritt darstellen, fehlt es noch an Beobachtungen um diese Modellergebnisse zu untermauern. Zu diesem Zweck sind zuverlässige Beobachtungen des großflächigen Absinkens während Feuchtigkeitsintrusionen in der Arktis erforderlich. Ziel dieses Projekts ist es, diese Datenlücke mit Hilfe des "High Altitude and LOng-range research aircraft" (HALO) zu schließen. HALO soll während der HALO-(AC)3-Kampagne von März bis April 2021 eingesetzt werden. Der Vorteil von HALO in dieser Hinsicht ist seine lange Reichweite und hohe Geschwindigkeit. Dank dieser Eigenschaften ist es möglich, Lagrangesche Proben von sich bewegenden Luftmassen in abgelegenen Gebieten der Arktis effektiv und häufig zu nehmen. Es wird eine neue Methode zur Messung der großskaligen Divergenz verwendet, die auf Fallsonden beruht. Diese Methode wurde bereits erfolgreich auf den Daten der NARVAL2-Kampagne angewandt. Die HALO Daten werden, in Kombination mit Messungen von Mischphasenwolken, Strahlung und Feuchteinversionen, mit hoch-aufgelösten Lagrangeschen LES kombiniert. Diese Synergie von hoch-aufgelösten Simulationen mit Beobachtungen von Feuchtigkeitsintrusionen ist eine Neuheit und eröffnet somit neue Möglichkeiten, unser Verständnis des Luftmassenaustausches in der Arktis zu erweitern.
DFG-Verfahren
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