Eine interdisziplinäre Projekt zur Untersuchung der sekundären Partikelproduktion durch große Hydrometeore innerhalb atmosphärischer Wolken: eine Studie zur Aktivierung von Wolkenaerosolen (Activation of Aerosols: ActivAero).

• Antragsteller: Dr. Taraprasad Bhowmick
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre ; Physik des Erdkörpers ; Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 463393443

Wettervorhersagemodelle leiden unter unserem begrenzten Wissen über die miteinander verbundenen physikalischen und chemischen Prozesse über den weiten Skalen der Wolken, die eine Quelle der Unsicherheit in der Klimawissenschaft und der atmosphärischen Zirkulation bleiben. Die sekundäre Partikelproduktion ist ein solcher Prozess, der den Lebenszyklus von Wolken, ihre Strahlungseigenschaften und hydrologischen Flüsse aktiv steuert und zur Verbreiterung der Partikelgröße durch Kollisionen beiträgt, aber noch immer nicht gut verstanden ist. Dieses von Walter Benjamin vorgeschlagene Projekt zielt darauf ab, den Einfluss eines solchen sekundären Partikelproduktionsprozesses auf den Lebenszyklus von Wolken zu parametrisieren, d.h. die Aktivierung von Aerosolen im übersättigten Nachlauf großer Niederschlags-Aräometer. Dieses Projekt kommt zur rechten Zeit, da kürzlich in Laborexperimenten zu niederschlagenden Wolkentröpfchen eine Aktivierung der umgebenden Aerosolpopulation im Nachlauf der grossen wärmeren Wolkentröpfchen beobachtet wurde (Prabhakaran et al. (2020)). Um ein globales Bild über die Auswirkungen dieses sekundären Aerosolaktivierungsprozesses zu erhalten, schlage ich vor, eine rigoros intensive numerische Untersuchung mit 1) einer vollständig in zwei Richtungen gekoppelten dynamischen und thermodynamischen direkt numerischen Simulation zusammen mit 2) einem Modell für Turbulenzen in den Wolken durchzuführen. 3) Lagrangesche Verfolgung von Wolkenaerosolen zusammen mit 4) einem mikrophysikalischen Modell für Aerosolwachstum wird verwendet, um die Auswirkung der nachlaufinduzierten Aerosolaktivierung auf den Lebenszyklus der Wolke zu parametrisieren. Dieses Projekt wird eine neuartige interdisziplinäre Wissensbasis mit einer umfassenden und integralen Einbeziehung verschiedener miteinander verbundener physikalischer und chemischer Prozesse entwickeln, die zu diesem Aerosolaktivierungsprozess beitragen und bisher nicht berücksichtigt wurden. Die Umsetzung der spezifischen Ziele dieses Projekts erfordert für mich eine multidisziplinäre Ausbildung auf den wissenschaftlichen Gebieten der Wolkenmikrophysik, Fluiddynamik, numerische Simulationen, Aerosolchemie usw. sowie eine Integration mit den Daten der Feld- und Laborwolkenexperimente. Dieses Projekt wird nicht nur meine zukünftigen Karriereaussichten verbessern, ein unabhängiger Forscher und zukünftiger Gruppenleiter auf dem Gebiet der geophysikalischen Strömungsdynamik und Wolkenphysik zu werden, sondern auch ein integriertes Wissen über das Thema erzeugen, das multidisziplinäre Auswirkungen haben wird. Dieses Projekt wird sich mit der Wissenslücke über die Wechselwirkung zwischen Wolkenphysik, Transferprozessen und der mikrophysikalischen Entwicklung von Hydrometeoren befassen, und die parametrisierte Aktivierungsrate wäre für die Feinabstimmung der regionalen und globalen Klima- und Wettermodelle relevant und damit ein Beitrag zum Ziel 13 der Sustainable Development Goal: Climate Action.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle