Charakterisierung der Änderungen des Strahlungsantriebs von flacher und hoher Konvektion im Verlaufe ihres Lebenszyklus durch die Kombination von Flugzeug- und Satellitenbeobachtungen im tropischen Atlantik

• Antragsteller: Dr. André Ehrlich
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 502188551

Über den tropischen Ozeanen sind Passatwolken und hochreichende konvektive Wolken wichtige Faktoren für den atmosphärischen Strahlungsenergiehaushalt. Detaillierte Beobachtungen dieser Wolken und die Quantifizierung des Zusammenspiels von Wolkeneigenschaften und ihrer Strahlungswirkung sind nach wie vor notwendig, um die Darstellung des Strahlungsenergiehaushalts in numerischen Wettervorhersagen und globalen Klimamodellen zu validieren und zu verbessern. Für Passatwolken wurden im Rahmen der EUREC4A-Kampagne im Jahr 2020 flugzeuggetragene Messungen und Satellitenbeobachtungen durchgeführt, um zu untersuchen, ob makro- oder mikrophysikalischen Eigenschaften der Wolken den größeren Einfluss auf deren Strahlungsantrieb haben. In diesem Projekt soll diese Studie erweitert werden, indem der Lebenszyklus konvektiver Wolken berücksichtigt wird. Neben flachen Kumuluswolken wird auch hochreichende Konvektion innerhalb und am Rande der atlantischen tropischen Konvergenzzone analysiert. Das Hauptziel besteht darin, die Veränderungen im Strahlungsantrieb dieser beiden Wolkenregime während ihres Lebenszyklus als Funktion der Entwicklung der makro- und mikrophysikalischen Eigenschaften der Wolken zu quantifizieren. Es soll die Hypothese getestet werde, dass die makrophysikalischen Eigenschaften der Wolken den Strahlungsantrieb in den frühen Phasen der Lebenszyklus der Wolken dominieren, während die mikrophysikalischen Eigenschaften in den späteren Phasen wichtiger werden. Um dieses Ziel zu erreichen, werden die flugzeuggestützten Beobachtungen während der HALO-Mission EC-TOOC genutzt. Durch die Kombination von zeitlich und räumlich hoch aufgelösten flugzeuggetragenen Beobachtungen mit großräumigen und kontinuierlichen Satellitenbeobachtungen wollen wir ein umfassendes Bild der Wolkenentwicklung über mehrere Stunden hinweg erfassen. Die untersuchten Wolkeneigenschaften beinhalten den Wolkenbedeckungsgrad, die Höhe der Wolkenoberkannte, der Flüssigwasserpfad, der Radius der Wolkenpartikel, die zweidimensionale räumliche Organisation des Wolkenfelds, die Heterogenität des Wolkenfelds, die thermodynamische Phase der Wolkenpartikel sowie die Temperatur der Meeresoberfläche, die thermodynamischen Bedingungen und die Aerosolkonzentration. Zur Untersuchung der Wolkenentwicklung werden modernste Methoden der Wolkenverfolgung eingesetzt. Durch die Bestimmung der Lebensdauer und des Entwicklungsstadiums der Wolke wird ein neuer Parameter zur Verfügung stehen, mit dem frühere Studien erweitert werden. Die für hochreichende Konvektion abgeleiteten Beziehungen zwischen Makro- oder Mikrophysik und Wolkenstrahlungsantrieb werden mit dem Verhalten von Passatwindregion verglichen. Unterschiede aufgrund unterschiedlicher Aerosolkonzentrationen und thermodynamischen Bedingungen werden erforscht.

• 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)
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Manfred Wendisch