Numerische Untersuchung der Wechselwirkungen von unlöslichen Partikeln und troposphärischen Mischphasenwolken

• Antragsteller: Professor Dr. Eberhard Renner
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5422567

Aus Mischphasenwolken, die aus unterkühlten Tropfen und Eispartikeln bestehen, fällt die Hauptniederschlagsmasse über den Kontinenten. Insbesondere konvektive Mischphasenwolken können lokal sehr hohe Niederschlagsmengen deponieren. Eine wichtige Voraussetzung für Niederschlag aus Mischphasenwolken ist die Eisphase, die bei troposphärischen Temperaturen meist über unlösliche Aerosolpartikel eingeleitet wird. In bisherigen gekoppelten Wolkenmikrophysik-Dynamik-Modellen wird die Rolle der unlöslichen Partikel, insbesondere bei der Eisbildung, unzureichend berücksichtigt. Kein Modell beinhaltet die Koexistenz flüssiger und gefrorener Tropfen gleicher Größe aufgrund unterschiedlicher Inhaltsstoffe. Das bedeutet Defizite im Energiebudget, Niederschlag und Aggregatzustand. Ziel des vorliegenden Antrages ist es, anhand einer zweidimensionalen Mikrophysik die Rolle unlöslicher Aerosolpartikel in konvektiven Mischphasenwolken detailliert zu untersuchen. Vorteil dieser Betrachtungsweise ist, dass flüssige und gefrorene Tropfen gleicher Größe koexistieren können. Sie können außerdem unterschiedliche Mengen an löslichen Stoffen enthalten; dies wirkt sich auf ihr Gefrier- bzw. Schmelzverhalten aus. Um die Effekte der unlöslichen Partikel auf den Niederschlag zu untersuchen, wird die zweidimensionale Mikrophysik in ein zylindersymmetrisches Dynamikmodell eingebunden. So lassen sich zudem die Auswirkungen dieser Art von Mikrophysik und die der unlöslichen Partikel auf die Dynamik studieren. Das Modell wird auf zwei in Feldmessungen beobachtete Wolkensituationen angewandt und validiert. Ziel ist zu identifizieren, in welchem Maße unlösliche Aerosolpartikel zur Niederschlagsbildung und zum Aggregatzustand des Niederschlags beitragen, wobei ein Schwerpunkt auf der Hagelbildung liegt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen