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Forschung zur Physik der Atmosphäre - Rückblick und Ausblick

1. Warum Forschung zur Physik der Atmosphäre? 2. Wie ist die Forschung im Institut organisiert? 3. Was sind die wichtigsten Themen? - Einige Ergebnisse, offene Fragen und Zukunft 4. Welche Drittmittel stehen zur Verfügung?. Forschung zur Physik der Atmosphäre - Rückblick und Ausblick.

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Forschung zur Physik der Atmosphäre - Rückblick und Ausblick

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Presentation Transcript

  1. 1. Warum Forschung zur Physik der Atmosphäre? 2. Wie ist die Forschung im Institut organisiert? 3. Was sind die wichtigsten Themen? - Einige Ergebnisse, offene Fragen und Zukunft 4. Welche Drittmittel stehen zur Verfügung? Forschung zur Physik der Atmosphäre - Rückblick und Ausblick • Herzlich Willkommen zur Einweihung von Seminarraum und Foyer!

  2. Physik und Chemie der Troposphäre und Stratosphäre sind interessant, komplex und wichtig! Luftfahrt hängt vom Wetter ab und beeinflußt Atmosphäre! Raumfahrt und Fernerkundung sind Hilfsmittel für Meteorologie und Klimaforschung! Industrie, Politik und Gesellschaft brauchen Informationen über Wetter, Klima, Umwelt und globalen Wandel! Warum Forschung zur Physik der Atmosphäre?

  3. Beispiel für Fragestellung: Abweichung der Lufttemperatur in Deutschland vom Mittel 1961-1990, warum und welche Konsequenz? Natürlich oder anthro-pogen? Zukunft? Auswir-kungen? Balken: Jahreswerte, durchgezogene Linie: 20-jähriges Mittel, farbige Flächen: 2 -Bereich. Quelle: J. Rapp, Deutscher Wetterdienst, Klimastatusbericht 1998.

  4. Beispiel für Komplexität: Strahlungsantrieb infolge von Störungen des Klimasystems Quelle: IPCC (1996) und „Schadstoffe in der Luftfahrt, 1997“

  5. NOAA: AVHRR, TOVS DMSP (OTD, SSM/I) NASA: TOMS, SAGE, HALOE EUMETSAT: METEOSAT bis 2003 MSG: ab 2001 METOP: ab 2003 ESA: ERS-2 (GOME) ENVISAT: 2001-2005 ESA-Explorer Missions (1. GOCE, 2. ADM; ERM, LSM) ESA-Opportunity Missions (GeoSCIA?) Institut, mit DFD, OE/MF, HF: Wissenschaftliche Nutzung Algorithmen (APOLLO, Wolkenklimatologie, UV-B, Kondensstreifen, Radar, Lidar, Strahlungstransport, u.a.) Beitrag zur Atmosphären- Dynamik Mission (ADM) Daten-Validierung Vertretung der Nutzerinteressen Nutzbare Raumfahrtsysteme von NOAA, NASA, EUMETSAT, ESA

  6. Wie ist die Forschung organisiert?

  7. Was sind die wichtigsten Forschungsthemen? In den DLR-Programmen zu Raumfahrt (R), Luftfahrt (L) und Verkehr (V): 1) R: Ozon und Wasserdampf in der Stratosphäre 2) L: Spurenstoffe in Troposphäre und unterer Stratosphäre 3) R+L: Partikel-Zirren-Wechselwirkung 4) R: Regionale Meteorologie und Klimaänderungen 5) R: Lidarmethoden 6) L Wirbelschleppe (Projekt) 7) L: Lärm 8) V: Verkehr und Klima

  8. Wie groß sind die Veränderungen von Ozon und Wasserdampf und damit von UV und Klima? WMO/UNEP: Andauernder Ozonverlust in Antarktis, Arktis und mittleren Breiten. Zudem: Zunahme von Wasserdampf in Stratosphäre beobachtet. 1) Ozon und Wasserdampf in Stratosphäre Quelle: DWD 

  9. Ozonsäulen als Funktion von Breite und Zeit, Modellüberprüfung mit Satelliten-Daten • GOME • ECHAM 3/CHEM • ohne Rück-wirkung der Treibhausgase über Strahlung auf Dynamik • ECHAM4/CHEM, • mit Rückwirkung

  10. Messung der Dynamik und Zusammensetzung der Atmosphäre mit: MIPAS SCIAMACHY GOMOS AATSR MERIS MWR Voraussichtliche Meßzeit: 2001 - 2005 ENVISAT: Größter Umwelt-Forschungssatellit

  11. Offen (IPCC): Stickoxide aus Luftverkehr im Vergleich zu Blitzen und Bodenquellen? Treibhausef-fekte von Ozon und Methan? Heterogene Chemie an Cirren? 2) Spurenstoffe in Troposphäre und unterer Stratosphäre NOx,O3  OH , CO COOH  CH4

  12. Einige POLINAT / SONEX-Ergebnisse: Messung und Modellierung der Spurenstoffverteilung über Nordatlantik Stickoxid-Maximum an Tropopause und S-N-Gradient Emissions-Indizes von Großraumflugzeugen bestimmt Beitrag des Luftverkehrs zur Stickoxidbelastung von 50 -100 pptv regional nachweisbar Hohe Eisübersättigung Siehe Sonderhefte GRL/JGR POLINAT: Pollution in the North Atlantic Flight Corridor NOXAR SONE X POLINAT <32°N >57°N 

  13. Stickoxide in 10 km Höhe, Vergleich:

  14. Bisheriges Ergebnis: Stickoxid-Quellen, Tg N/a ------------------------------------------------ Europa Global ------------------------------------------------ Verbrennung fossiler Brennstoffe am Boden: 6 22 Blitze: 0.03 3 Luftfahrt 0.1 0.6 ------------------------------------------------  Europa: Luftfahrt > Blitze Global: Blitze > Luftfahrt Stickoxide aus Blitzen? LINOX und EULINOX

  15. Herzlichen Glückwunsch zum DLR-Wissenschaftspreis! • JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, 103, 28,247-28,264, 1998 • Transport and production of NOX in electrified thunderstorms: Surveys of previous studies and new observations at midlatitudes • H. Huntrieser, H. Schlager, C. Feigl, and H. Höller • Abstract. First airborne NOx (NO and NO2) measurements in anvils of active thunderstorms in Europe.....

  16. Schadstoffe in der Luftfahrt: neben Stickoxiden und Kohlendioxid: Wie beeinflussen Partikel und Kondensstreifen Chemie und Klima? Gasförmige und partikelförmige Emissionen gemessen und modelliert. Klimasensitivität mit ECHAM nachgewiesen. regionaler Bedeckungsgrad global extrapoliert. Kondensstreifenbildung ist abhängig von Triebwerk: siehe Video 3) Partikel-Zirren-Wechselwirkung  V

  17. IPCC: Strahlungsantrieb infolge Luftverkehr Kondens-streifen klimatisch eben so wichtig wie CO2 und NOx aus Luftverkehr offen: Cirren- Änderung Szenario für 2050  Grad des Verstandnis 

  18. Wie groß ist der Einfluß von natürlichen und anthropogenen Aerosolen auf Zirren und deren Klimawirkung? EU-INCA und HGF-PAZI : Aerosol/Zirrus-Messungen auf 50°S und 50°N (Puenta Arenas und Shannon und zugehörige Modellierung Experimente zur Partikel-Zirren-Wechselwirkung Bisher keine insitu Messung in mittleren Breiten auf Südhemisphäre!Quelle: Heymsfield, 1998

  19. Was bestimmt den Niederschlag im Alpenraum und welche regionalen Auswirkungen haben globale Klimaänderungen? Hintergrund: Mögliche Klimaänderung im Alpenraum (BAYFORKLIM): 2070-2100: 3K wärmer, teils 20% weniger Niederschlag 4) Regionale Meteorologie und Klimaänderungen

  20. Regionale Wolkenbedeckung im Alpenraum aus 5 Jahren Satellitendaten Winter (DJF) und Sommer (JJA) Daten: NOAA AVHRR, Prozessierung: IPA+DFD mit DLR/APOLLO, Basis für Trenderkennung und Modellvalidierung

  21. DLR: WIND, DIAL, Dropsonden, Radar, Satellitendaten, Flugzeug-Insitu-Messung, Vorhersagen, Analysen Forschungsflugzeuge: Falcon, C130, P3-Orion, Electra, ARAT, Merlin MAP: Sept. - Nov. 99 • WIND-Lidar Erprobung • H2O-DIAL-Validierung • Erforschung von Prozessen und Verbesserung der Wettervorhersage (Föhn, Schwerewellen, PV-Streamer, Starkregen)

  22. MAP: Föhn und Schwerewellen, 8. 11. 1999 Dropsonde Falcon

  23. 5) LIDAR: Windfeld und Spurenstoffe Doppler-Lidar: Wie Messung mesoskaliger Windfelder? WIND Wie Erkennung von Wirbelschleppe? MFLAME Wie messen von Windprofilen für 5- statt 4-tägiger Wettervor-hersage? ADM: Beitrag zu ESA-Phase B Spurenstoff-Lidar (Aerosole, Wasserdampf, Ozon) Ozonforschung: u.a. OFP, EUROSOLVE DIAL: ENVISAT: MIPAS-, SCIAMACHY-Validierung

  24. Wirbelschleppe hinter Großraumflugzeugen (A3XX, B747, B757) bestimmt Landefrequenz, Sicherheit und Kapazität an Flughäfen. Beeinflussung der Lebensdauer von Wirbelschleppe? Querwindvorhersage? Wirbelschleppenwarnsystem, Wirbelschleppenerkennung? 6) Wirbelschleppe Wie kann man die Landefrequenz bei konstanter Sicherheit steigern?

  25. Können Wirbellinien in konvektiver Grenzschicht aufsteigen?

  26. Zerfallen Wirbellinien in turbulenter Scherschicht unterschiedlich?

  27. Wie breitet sich Lärm in realer Atmosphäre aus? Grundlage zur Entwicklung von Maßnahmen zur Reduktion der Lärmbelastung im Umfeld von Flughäfen. Entwicklung 3-d Lärmausbreitungsmodell Beantragung HGF-Projekt “Leiser Flugverkehr” Konzeption eines vereinfachten Rechenmodelles 7) Lärm Emission Transmission Perzeption Immission Transmission = Schallausbreitung in der Atmosphäre= Physik (in) der Atmosphäre

  28. Welchen Einfluss hat Querwind auf Schallausbreitungunter einer Anflug-/Abflugroute? Wind 300m 100 0 0 -2 km 0 2 km

  29. 8) Verkehr und Klima • Wie groß sind die Umweltauswirkungen von Lärm und Spurenstoffemissionen von verschiedenen Verkehrssystemen - regional und global? • Beispiel: Beitrag der KfZ: Rußemissionen 1993 (2.5 Mt C) Industrie und Bodenverkehr (ohne Kfz): 39% Kfz-Verkehr 18 % Biomasse-verbrennung 43 %

  30. Welche Drittmittel-Projekte?

  31. Rückblick: viele wichtige Ergebnisse Ausblick: Viele interessante Fragen und Projekte, für die das Institut kompetent ist Das erneuerte Institutsgebäude: Basis für langfristig erfolgreiche Forschung Forschung zur Physik der Atmosphäre - Rückblick und Ausblick Danke!

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