FOR 539: Saharan Mineral Dust Experiment SAMUM
Final Report Abstract
Das SAMUM-Projekt bestand aus drei Forschungsschwerpunkten: (I) Erhebung eines umfangreichen, qualitätsgesicherten, vertikal aufgelösten, experimentellen Datensatzes zur Beschreibung der direkten Strahlungswirkung von Wüstenstaub-Partikeln in Abhängigkeit der chemischen Zusammensetzung der Partikel, der Partikel-Größenverteilung und der Form der Partikel. Diese Untersuchungen erfolgten innerhalb von klassischen Aerosol-Schließungsexperimenten. SAMUM-1 (Marokko, quellnah) war das erste und bisher umfassendste und dabei sehr erfolgreiche Aerosol-Schließungsexperiment für Wüstenstaub. (II) Untersuchungen zur Emission und regionalem Transport von Wüstenstaub. Dabei wurden intensive, in dem Umfang nicht geplante Aktivitäten entwickelt und bedeutende Fortschritte (Durchbrüche) im Verständnis der Staubmobilisierung gewonnen. (III) Modellierung des Staubtransports mit einem mesoskaligen Atmosphärenmodel unter voller Berücksichtigung der Kopplung (Wechselwirkung) von dynamischen Prozessen und Strahlungsprozessen. Hier leistete die SAMUM-Forschergruppe ebenfalls Pionierarbeit. Während sich SAMUM-1 (2004-2007) in einmaliger Weise mit dem puren Staub (unter minimaler mariner und anthropogener Beeinflussung) beschäftigte, konzentrierten sich die Arbeiten innerhalb von SAMUM-2 auf komplexe Aerosolverhältnisse mit Gemischen aus Wüstenstaub, Verbrennungsaerosol aus ausgedehnten Vegetationsfeuern (während der Trockenzeit in West- und Zentral-Afrika), marinen und urbanen Partikeln. SAMUM-2 wurde im Hauptausflussgebiet des Saharastaubs (Richtung Süd- und Nordamerikas, Region von hoher Klimarelevanz) durchgeführt. Insgesamt konnten alle experimentellen Arbeiten erfolgreich durchgeführt werden. Es gab überhaupt keine Messausfälle. Alle Modellierarbeiten (Modellierung der optischen Eigenschaften der Partikel, Strahlungsmodellierung, Transportmodellierung) konnten zur vollen Zufriedenheit erledigt werden. Die beiden Sonderbände in Tellus (SAMUM-1, Tellus 61B, 2009, SAMUM-2, Tellus 63B, 2011, jeweils 23 Veröffentlichungen) sind Beleg für die überaus erfolgreichen SAMUM-Arbeiten. Die SAMUM-Highlights sind im einführenden Paper zum zweiten Special Issue (Ansmann et al., Tellus 63B, 2011) in vier Tabellen in kompakter Form zusammengetragen. Einige wenige Highlights seien an dieser Stelle herausgehoben. (I) Erstmals wurde das Absorptionsverhalten von Wüstenstaub mit hoher spektraler Auflösung von 300 bis 1100 nm vermessen. Absorption beeinflusst sensitiv den Strahlungshaushalt und bestimmt damit in empfindlicher Weise, ob der Wüstenstaub eher abkühlend oder erwärmend wirkt. (II) Ein einmaliges Lidar-Konsortium erbrachte bisher nicht vermessene, spektral und vertikal aufgelöste optische Kenngrößen der nichtsphärischen, irregulär geformten Staub-Partikel, die für die Modellierung der optischen Eigenschaften der Partikel unerlässlich sind. (III) Eine große Herausforderung bestand auch in der erstmaligen flugzeuggestützten In-situ-Vermessung der gesamten Korngrößenverteilung (bis zu Durchmessern von 100 µm). Ohne diese ist eine vollständige Charakterisierung der optischen und strahlungswirksamen Eigenschaften des Staubs nicht möglich.
