Die mesoskalige thermodynamische Struktur in der Nähe von Kaltfronten und ihre Rolle für eingebettete Konvektion

• Antragstellerin: Dr. Annika Oertel
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 552794051

Im borealen Winter in der nordatlantischen Region Europas ist Extremwetter, wie z.B. extreme Niederschläge und Winde, eng mit verschiedenen skalenübergreifenden und interagierenden Prozessen in außertropischen Zyklonen verbunden. Die Vorhersage von lokalem Extremwetter, das wesentlich von Prozessen auf der Mesoskala beeinflusst wird, stellt in aktuellen numerischen Wettervorhersagesystemen (NWV) trotz der jüngsten Fortschritte in NWV immer noch eine Herausforderung dar. Dazu gehört auch die Vorhersage von Konvektion, die in die großräumig aufsteigende Zirkulation in der Kaltfrontregion eingebettet ist. Trotz der Bedeutung der eingebetteten Konvektion für die Niederschlagsintensität, den Impulstransport und die Entwicklung der großräumigen Strömung sind die zugrunde liegenden Prozesse, die zu lokalisierter hochreichender Konvektion und der damit verbundenen mesoskaligen Variabilität in der frontnahen Region führen, noch weitgehend unerforscht. Insbesondere ist nach wie vor unklar, welche Rolle die stark absteigende, so genannte trockene Intrusion (DI) spielt, welche hinter der Kaltfront absinkt und in verschiedenen Fallstudien die Konvektion an der Front entweder unterdrückt oder auslöst. Um diese offenen Fragen zu adressieren, schlagen wir eine umfassende Analyse der mesoskaligen Variabilität der thermodynamischen und dynamischen Struktur in der Nähe von Kaltfronten und während der Wechselwirkungen zwischen DI und Kaltfront in der unteren Troposphäre sowie deren Beziehung zur eingebetteten Konvektion in (i) Beobachtungen und (ii) einer Hierarchie numerischer Modelle vor. Dieses Ziel kann durch neuartige Beobachtungen mit dem Forschungsflugzeug HALO angegangen werden, die für die North Atlantic Waveguide, Dry Intrusion, and Downstream Impact Campaign (NAWDIC) geplant sind, die im Winter 2025/2026 im Nord Atlantik stattfinden soll und im zentralen NAWDIC-HALO-Antrag vorgeschlagen wird. Das hier vorgeschlagene NAWDIC-MESO-Projekt steht in direktem Zusammenhang mit einem primären wissenschaftlichen Ziel von NAWDIC-HALO, welches detaillierte Beobachtungen der mesoskaligen thermodynamischen (Stabilität) und dynamischen (Wind) Struktur in Regionen von DI-Kaltfront-Interaktionen vorsieht. Der Einsatz des relativ neuen modularen Multisensor-Dropsondensystems (KITsonde) für hochauflösende Profilmessungen mit HALO wird Beobachtungen auf der Mesoskala (O(10 km)) ermöglichen, um (i) die mesoskalige Variabilität sowie Repräsentativität einzelner Dropsonden zu quantifizieren, (ii) NWV-Modelle auf verschiedenen Skalen zu validieren und (iii) die komplexe Interaktion zwischen DI, Kaltfront und eingebetteter hochreichender Konvektion und deren Rolle für Extremwetter besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the "High Altitude and Long Range Research Aircraft" (HALO)
• Mitverantwortliche: Professorin Dr. Corinna Hoose; Dr. Bastian Kirsch; Professorin Dr. Annette Miltenberger