Feuchtestruktur in der Ursprungsregion von Trockenintrusionen - Einfluss von diabatischen Prozessen (NAWDIC-DImoist)

• Antragstellerin: Professorin Dr. Annette Miltenberger
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 552800876

Außertropische Wirbelstürme sind ein charakteristisches Element des Wetters und Klimas in den mittleren Breiten und sind neben den damit verbundenen Fronten auch für extreme Wetterereignisse verantwortlich. Das Strömungsmuster außertropischer Wirbelstürme weist mehrere kohärente Luftströme auf, darunter das Warmförderband und die Trockenintrusion. Diese Luftströme verbinden die Grenzschicht mit der oberen Troposphäre und umgekehrt. Dadurch stellen sie einen Weg zur Ausbreitung von Vorhersagefehlern dar. Dies umfasst unter anderem auch den Transport von Spurengasen wie Wasserdampf und Ozon. Es ist allgemein bekannt, dass feuchte Prozesse einen starken Einfluss auf die Dynamik außertropischer Wirbelstürme haben. Dennoch ist die meso- und synoptisch-skalige Variabilität von Wasserdampf in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre (UTLS) nur unzureichend charakterisiert und ihre Darstellung in aktuellen Reanalyseprodukten weist bekannte Probleme auf. Das zentrale Ziel von NAWDIC-DImoist ist (i) eine Charakterisierung der UTLS-Wasserdampfvariabilität mit Schwerpunkt auf der Ursprungsregion der Trockenintrusion und (ii) ein quantiatives Verständnis der Auswirkungen der UTLS-Feuchtestruktur auf die Strömungsentwicklung und Vorhersagbarkeit. Wir charakterisieren zunächst die klimatologische UTLS-Feuchtestruktur und ihre Variabilität im Ursprungsgebiet der Trockenintrusion auf der Grundlage vorhandener Reanalyse- und Beobachtungsdaten. Es werden die physikalischen Prozesse untersucht, die für die Bildung der Feuchtestruktur verantwortlich sind. Zweitens, kombinieren wir hochauflösende Modellierung mit In-situ-Beobachtungen der NAWDIC-HALO-Mission und ihrer US-Partnermissionen, um eine detaillierte Darstellung der UTLS-Feuchtestruktur im Umfeld der Trockenintrusion zu erstellen. Die gezielten In-situ-Beobachtungen stellen eine dringend benötigte Informationsquelle dar, da es in der UTLS nur wenige qualitativ hochwertige Feuchtedaten gibt. Mithilfe Lagranger Diagnostiken werden verschiedene Beobachtungen im Nordatlantikraum auf physikalisch konsistente Weise verknüpft und ein zusätzlicher Interpretationsrahmen für die Beobachtungen bereitgestellt. Abschließend untersuchen wir den Einfluss der UTLS-Feuchestruktur auf den großräumigen thermodynamischen Zustand der Atmosphäre, einschließlich strahlungsbedingter Temperaturänderungen und diabatischer Modifikationen der Strömung. Die Auswirkungen einer ungenauen Darstellung der UTLS-Feuchtestruktur auf die Vorhersage werden untersucht. NAWDIC-DImoist kombiniert hochauflösende Modellierung mit detaillierten In-situ-Beobachtungen, um ein umfassendes Bild der physikalischen Prozesse zu entwickeln, die die Feuchtestrukturen der oberen Troposphäre im Umfeld der Trockenintrusion formen sowie deren Auswirkung auf die Strömungsdynamik. Dies trägt zum Verständnis der UTLS bei, die eine Schlüsselregion bei der Beurteilung zukünftiger Änderungen der Feuchteverteilung und des damit verbundenen Strahlungsantriebs ist.

• 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. Annika Oertel