Eigenschaften in Cirruswolken eingebetteter Kondensstreifen aus flugzeuggetragenen Fernerkundungsdaten

• Antragsteller: Dr. Matthias Tesche
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 520829878

Der Flugverkehr beeinträchtigt die Energiebilanz der Erde auf vielfältige Weise. Neben dem Ausstoß von Abgasen gibt es Effekte, die nicht im Zusammenhang mit der Emission von CO2 stehen. Kondensstreifen sind der wohl bekannteste nicht-CO2-Effekt des Flugverkehrs. Sie können sich in ausgedehnte und langlebige Zirren entwickeln und somit zum vermehrten Auftreten hoher Wolken führen. Während sich optisch dicke Zirren kühlend auf die Atmosphäre auswirken, können optisch dünne Zirren zu Erwärmung führen. Flugzeugemissionen können die Neubildung von optisch dünnen oder optisch dicken Zirruswolken auslösen. Flugzeuge können aber auch durch bereits existierenden Zirrus fliegen und darin eingebettete Kondensstreifen bilden, welche die Wolkeneigenschaften verändern. Diese Auswirkungen sind bis heute kaum quantifiziert, da es an direkten Messungen und Modellierungsstudien mangelt. Nur zwei Beobachtungsstudien haben sich mit diesem Thema befasst. Tesche et al. (2016) zeigen anhand von Weltraumlidarmessungen, dass eingebettete Kondensstreifen die optische Dicke bereits vorhandener Zirren erhöhen. Marjani et al. (2022) fanden bei der Analyse kombinierter Lidar-Radardaten der Fälle in Tesche et al. (2016) heraus, dass die Eiskristallzahlkonzentration in Zirrusregionen zunimmt, die von vorbeifliegenden Flugzeugen beeinflusst worden. PICARD wird die höhere räumlich-zeitliche Auflösung und Messempfindlichkeit von flugzeuggetragenen Lidar- und Radarmessungen im Vergleich zu weltraumgestützten Beobachtungen mit denselben Messverfahren nutzt. Beobachtungen von Zirruswolken während mindestens vier Messkampagnen mit dem deutschen Forschungsflugzeug HALO in Regionen, in denen Flugzeuge häufig bereits bestehende Zirruswolken durchfliegen, werden auf zufällige Beobachtungen von eingebetteten Kondensstreifen untersucht. Lidar-Messungen während der Zirren-Experimente ML-CIRRUS und CIRRUS HL werden zur Entwicklung, Erprobung und Verifizierung einer Maske zur Erkennung von Inhomogenitäten in Zirruswolken verwendet, die mit dem Durchflug einzelner Flugzeuge in Verbindung gebracht werden können. Die Maske wird sowohl auf diese Beobachtungen als auch auf die kombinierten Lidar-Radar-Beobachtungen während NARVAL 1 und NAWDEX angewendet. Der gewonnene Datensatz wird verwendet, um die Auswirkungen von eingebetteten Kondensstreifen auf die optischen (Lidar) und mikrophysikalischen (Lidar-Radar) Eigenschaften von bereits bestehenden Zirruswolken zu quantifizieren. Die Datenbank der eingebetteten Kondensstreifen aus HALO-Messungen wird verwendet, um einen Referenzdatensatz für die hochauflösende Modellierung von eingebetteten Kondensstreifen zu erstellen, welche derzeit noch in den Kinderschuhen steckt. PICARD ist daher von großer Bedeutung für die Abschätzung der Klimaauswirkungen des Luftverkehrs angesichts der ständig steigenden Flugzahlen und des Drangs der Menschheit nach globaler Mobilität.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen