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IMK-ASF Arbeitsgruppe “Globale Modellierung” Mitglieder der Gruppe Ole Kirner Wolfgang Kouker

IMK-ASF Arbeitsgruppe “Globale Modellierung” Mitglieder der Gruppe Ole Kirner Wolfgang Kouker Thomas Reddmann Roland Ruhnke Roland Uhl Michael Wiehle (Sven Gabriel). IMK-ASF Arbeitsgruppe “Globale Modellierung” Wissenschaftliches Interesse

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IMK-ASF Arbeitsgruppe “Globale Modellierung” Mitglieder der Gruppe Ole Kirner Wolfgang Kouker

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Presentation Transcript

  1. IMK-ASF Arbeitsgruppe “Globale Modellierung” Mitglieder der Gruppe Ole Kirner Wolfgang Kouker Thomas Reddmann Roland Ruhnke Roland Uhl Michael Wiehle (Sven Gabriel)

  2. IMK-ASF Arbeitsgruppe “Globale Modellierung” • Wissenschaftliches Interesse • Spurengasbudgets in der Stratosphäre (z.B. NOy Partitioning, Chloraktivierung und –deaktivierung, Ozonchemie) • Variabilitäten und Trends atmosphärischer Spurengase • Stratosphären-Troposphärenaustausch (z.B. H2O-Eintrag)

  3. IMK-ASF Arbeitsgruppe “Globale Modellierung” Projekte – laufende Arbeiten PEP – Trends und Variabilitäten langlebiger Spurengase SCOUT-O3 – Stratosphere-Climate links with Emphasis on the UTLS CAWSES – Middle Atmosphere NOx variations and solar UV variability TOPOZ-III-Nachlese: NOy Partitioning Simulationen stratosphärischer Prozesse mit ECHAM/MESSy Tropopausenanalyse

  4. PEP/SCOUT-O3 • “Vorarbeiten” eines gemeinsamen PEP/SCOUT-Modelllaufes • Sensitivitätsstudien zum Einfluss unterschiedlichen Nudgings auf die Verteilung langlebiger Spurengase, da ein reiner CTM-Lauf ein deutlich zu geringes “Alter der Luft” simuliert • Einbau eines neuen Photolyseschemas in KASIMA, welches es erlaubt, die Photolyseraten online zu berechnen, so dass eine bessere Kopplung an den aktuellen Zustand der Stratosphäre (Ozon- und Temperaturfeld) möglich ist

  5. NOy [ppbv] - 27.09.2002 PEP/SCOUT-O3 Test Online Photolysemodul KASIMA - Photolyseschema ART KASIMA - Photolyseschema Fast-J2

  6. PEP/SCOUT-O3 KASIMA-Simulation von 1989 bis heute Auflösung: T21 (ca. 5.6° x 5.6°) / 63 Schichten von 7 bis 120 km Dynamik: Nudging der ERA-40-Daten der Temperatur, Vorticity und Divergenz Photolysemodul: Fast-J2 => Online-Berechnung der Photolyseraten unter Berücksichtigung des aktuellen Ozon und Temperaturfeldes sowie einer breitenabhängigen Albedo PSC-Schema: Gleichgewichtsschema für NAT und Eis (mit einer angenommenen 2K Unterkühlung für NAT)

  7. PEP/SCOUT-O3 KASIMA-Simulation von 1989 bis heute

  8. PEP/SCOUT-O3 KASIMA-Simulation von 1989 bis heute

  9. PEP/SCOUT-O3 KASIMA-Simulation von 1989 bis heute

  10. CAWSES KASIMA-Simulationen des Solaren Sturms 2003 Setup A: Daten-Assimilation der verfügbaren MIPAS-ENVISAT NOx-Daten auf 8 ausgewählten Druckleveln zwischen ca. 30 und 55 km => Untersuchung des Einflusses der kurzzeitigen Störung durch erhöhtes NOx Setup B: Überschreiben der KASIMA-NOx-Werte mit zonalem Mittel der MIPAS-ENVISAT-NOx für |lat| > 50° and z > 40 km => Untersuchung der Unterschiede zu einem ungestörtem Modelllauf während des arktischen Winters

  11. CAWSES KASIMA-Simulationen des Solar Storm 2003 – Setup A MIPAS-ENVISAT - NOx KASIMA-DA-NOx

  12. CAWSES MIPAS-ENVISAT-O3-Änderung KASIMA-DA-O3-Änderung

  13. CAWSES MIPAS-ENVISAT-HOCl-Änderung KASIMA-DA-HOCl-Änderung

  14. CAWSES MIPAS-ENVISAT-ClONO2-Änderung KASIMA-DA-ClONO2-Änderung

  15. CAWSES MIPAS-ENVISAT-HNO3-Änderung KASIMA-DA-HNO3-Änderung

  16. CAWSES KASIMA-Simulationen des Solar Storm 2003 – Setup B

  17. CAWSES KASIMA-Simulationen des Solar Storm 2003 – Setup B

  18. CAWSES KASIMA-Simulationen des Solar Storm 2003 – Setup B

  19. TOPOZ-III-Nachlese CH4 O3 HNO3 Im Rahmen von TOPOZ-III wurden untersucht: Antarktischer Vortex Split 2002 und arktischer Winter 2002/2003 Die CTM wurden jeweils identisch initialisiert und mit operationellen ECMWF-Analysen angetrieben. Unterschiede ergeben sich aufgrund der Modellarchitektur, der unterschiedlichen Photolyseraten und mikrophysikalischen Parametrisierungen CLaMS KASIMA REPROBUS SLIMCAT MIPAS-E

  20. ECHAM/MESSy ECHAM/MESSy-Simulationen Im Emissionsmodul OFFLEM werden Randbedingungen für CO, CH4, NOx-aircraft, NO2, DMS vorgegeben

  21. Mehrjahres-Simulation T31L39 : NOy in den Tropen ECHAM/MESSy

  22. ECHAM/MESSy Ozongesamtsäulen Am 1.9. bzw. 1.10. ECHAM/MESSy TOMS

  23. Zu hohe Ozonwerte im antarktischen Frühling beruhen vermutlich auf einen zu gestörten Polarwirbel und einen zu geringen Abwärtstransport (ClOx wird zu wenig nach unten transportiert). -> Durchführung einer mit ECMWF-Analysen genudgten Modelllauf mit dem Ziel den antarktischen Polarwirbel besser zu simulieren. Die zu hohen NOy-Werte könnten mit einer falschen Parametrisierung der NO-Photolyse zusammenhängen. -> Fehleranalyse und evtl. Verbesserungen. -> Anpassung der Initialisierungen und Bodenemissionen zur Erstellung einer langjährigen Simulation. Erste Ergebnisse und Ausblick ECHAM/MESSy ECHAM/MESSy

  24. SCOUT-O3 Untersuchung des H2O-Eintrages in die Stratosphäre Links: HALOE Rechts: KASIMA Dargestellt ist für HALOE die Größe H2O* = H2O – 2x(CH4trop(t) – CH4) Und für KASIMA ein H2O-Tracer, der in seinem maximalen Wert vom Gleichgewichtsdampfdruck des H2O über Eis limitiert wird.

  25. Stratosphären-TroposhärenaustauschEvaluierung des Nudging-Terms Tropopausenanalyse • Grund: • Zur Berechnung des STE wird die Netto-Erwärmungsrate benötigt • Verwendete physikalische Parametrisierung ist für Tropopausenbereich nicht mehr gültig • Methode: • Das Nudging ist eine Netto-Erwärmungsrate und wird so diagnostiziert • Diagnosen sind jeweils ein 5 Tagesmittel für NH Winter

  26. Evaluierung des Nudging-Terms – Der Ist-Zustand Tropopausenanalyse Die Netto-Erwärmungsrate ist ein Abbild der vertikalen Gitterstruktur des Modells, was physikalisch nicht sinnvoll ist. Farbskala von -20 (blau) bis + 20 (rot) Kelvin pro Tag

  27. Evaluierung des Nudging-Terms – Der Zwischen-Zustand Tropopausenanalyse Modifikationen in der vertikalen Filterung der genudgten Daten führen zu einem Verschwinden des Abbildes der vertikalen Modellgitterstruktur, erzeugt aber physikalisch unsinnige Netto-Erwärmungsraten Farbskala von -20 (blau) bis + 20 (rot) Kelvin pro Tag

  28. Evaluierung des Nudging-Terms – Der Soll-Zustand Tropopausenanalyse Abschalten der vertikalen Filterung führen zu physikalisch „vernünftigen“ Netto-Erwärmungsraten Farbskala von -20 (blau) bis + 20 (rot) Kelvin pro Tag

  29. Jede Lösung eines Problems ist ein neues Problem.Johann Wolfgang von Goethe (1749-1832), dt. Dichter Es gibt immer eine Lösung. Es ist nicht unbedingt die richtige, aber irgendeinen Einfall hat man immer.Roman Polanski (*1933), poln. Filmregisseur u. Schauspieler

  30. Nicht vergessen: Wählen gehen Damit wir nächste Woche sagen können: Habemus BLA

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