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AIRTOSS - AIRcraft TOwed Sensor Shuttle

gefördert durch DFG und SNF, WE 1900/19-1
Projektlaufzeit: 2011-2014




Einfluss räumlich inhomogener Zirren
auf die atmosphärische Strahlung


cirrus

Wolken beeinflussen zu einem großen Teil den Energie- und Strahlungshaushalt des Systems Erde-Atmosphäre und damit das Klima- und Wettergeschehen auf der Erde. Zirrus-Wolken, deren globaler Bedeckungsgrad bei etwa 20 bis 30% liegt, in den Tropen sogar mehr als 70%, sind zu allen Jahreszeiten und überall auf der Erde zu finden. Diese meist dünnen Eiswolken reflektieren nur wenig einfallende solare Strahlung, absorbieren aber die vom Erdboden emittierte terrestrische Infrarotstrahlung sehr stark.

Dadurch kann ihre gesamte Strahlungswirkung auf die Erdatmosphäre sowohl negativ als auch positiv sein. Wolkenparameter wie die optische Dicke und die Größe sowie Form der Eiskristalle sind entscheidend für die Stärke des Strahlungseffekts, können jedoch innerhalb eines Zirrus-Feldes stark variieren.

learjet

Im Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen dem Leipziger Institut für Meteorologie, dem Institut für Physik der Atmosphäre der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und dem Max Planck-Institut für Chemie in Mainz werden die Strahlungseffekte von inhomogenen Zirren untersucht. Dafür werden flugzeuggetragene Messungen der Strahlungs- und mikrophysikalischen Eigenschaften der Wolken mit einem 3D-Strahlungsmodell und einem dynamischen, wolkenauflösenden Zirrus-Modell verglichen.


logos

Die Messkampagnen werden im April und September 2013 in einem Messgebiet über der Nordsee stattfinden. Die Instrumentierung des Learjets (betrieben von enviscope) ist in untenstehender Tabelle aufgelistet. Gleichzeitig befindet sich am Learjet eine Schleppsonde, das sogenannte AIRcraft TOwed Sensor Shuttle (AIRTOSS), das mittels einer Winde vom Flugzeug abgelassen werden kann.


Dadurch können zeitgleich Strahlungsmessungen vom Flugzeug über den Wolken und von der Schleppsonde unterhalb der Wolken durchgeführt werden. Für mikrophysikalische Messungen wird die Schleppsonde durch den Bereich der Wolke gezogen. Zusätzlich werden die lokalen Inhomogenitäten der Zirren-Felder mit einer abbildenden, digitalen CCD Kamera beobachtet (Charged Coupled Device Camera) und können anschließend mit den Strahlungsmessungen kombiniert werden.


airtoss

Zur dynamischen Simulation der Zirren wird ein wolkenauflösendes Zirren-Modell verwendet, das Felder der mikrophysikalischen Eigenschaften der Wolken liefert. Diese dienen dann später als Eingangsparameter für ein 3D-Strahlungsmodell zur Berechnung der Strahlungswirkung der Wolken und Analyse möglicher 3D-Strahlungseffekte. Die Ergebnisse dieser Simulationen werden anschließend mit aus den kombinierten In-situ- und Fernerkundungsmessungen abgeleiteten mikrophysikalischen und optischen Wolkeneigenschaften verglichen um die dreidimensionalen Effekte inhomogener Zirren zu untersuchen.


Instrumente

Letzte Aktualisierung am 24. 7. 2018 von André Ehrlich