ac3_logo
halo_logo
mcs_skizze
mcs_skizze

SAMUM

gefördert durch DFG Forschergruppe
Projekt WE1900/13-3



Der Einfluss von SAHARA-Staub auf den globalen Strahlungshaushalt: The Saharan Mineral Dust Experiment (SAMUM)

Der Einfluss von Wüstenstaub auf den globalen Strahlungshaushalt ist weitgehend unbekannt. Im Zuge der Klimaerwärmung und der zunehmenden Ausbeutung der Umwelt durch den Menschen stellt die Desertifizierung weltweit ein größer werdendes Problem dar. Wüstenstaub gelangt durch Luftmassenadvektion auch in die Atmosphäre über Gebiete, die nicht von Desertifizierung betroffen sind. Dadurch beeinflusst der Wüstenstaub den Strahlungshaushalt nicht nur in den größer werdenden Wüstengebieten, sondern auch global, indem er z.b. zur atmosphärischen Abkühlung führt. Mehr Klarheit darüber sollen die Experimente SAMUM 1 und SAMUM 2 geben. Während SAMUM 1 vom 15. Mai bis 7. Juni 2006 in den marokkanischen Städten Ouarzazate und Zagora im Südosten von Marokko stattfand, fand SAMUM 2 im Januar/Februar 2008 auf den Kap Verden statt.

Die Experimente

SAMUM 1


Die Expedition fand vom 15.Mai bis zum 7.Juni 2006 in den marokkanischen Städten Ouarzazate und Zagora statt. Diese Standorte am Rande der Sahara im Südosten des Königreiches Marokko wurden ausgewählt, weil sie einerseits dicht am Quellgebiet für Saharastaub liegen, und andererseits trotzdem noch die notwendige Infrastruktur anbieten. Sahara-fremde Einflüsse (Industriestaub aus Europa, Atlantische Strömungen) werden im Wesentlichen durch das Atlas-Gebirge abgeschirmt.

 

Blick über Ouarzazate (im Hintergrund die Start- und Landebahn). Man beachte den Staub am Horizont. Foto: Beppe.


 

Beispiel: Bodenalbedo zwischen Ouarzazate (im Nordwesten der Karte) und Zagora (im Südosten) im Roten (666 Nanometer), gemessen beim Messflug am 20.Mai 2006    Zum Vergrößern klicken.
Das Messflugzeug D-GERY (Partenavia) von enviscope kurz vor dem Start. Oben zwischen den Tragflächen sind (von vorn nach hinten) der Aerosol-Einlass, die Strahlungssensoren und eine Antenne befestigt. Beispiel: Strahldichten, gemessen an der Bodenstation Ouarzazate am 31.Mai 2006. Oben: Spektrum von 250 bis 1000 nm, gegen 13:30 Uhr UTC (UTC=Lokalzeit). Unten: Tagesgang zweier Wellenlängen, hier 480 nm (blaue Kurve) und 660 nm (rote Kurve). Der Schatten des Hangars fällt zwischen 6:00 und 6:30 Uhr auf den Sensor - im roten ist das gut zu erkennen, während das kurzwelligere Licht kaum reagiert, da es stärker durch das Streulicht vom gesamten Himmelszelt bestimmt wird.
   
Typische Spektren der Bodenalbedo im Südosten Marokkos, gemessen während SAMUM im Mai/Juni 2006:

 



SAMUM 2

SAMUM 2 fand im Januar/Februar 2008 auf den Kap Verden statt. Die Kap Verden liegen ca. 700 km vor der Westküste Afrikas bei Senegal/Mauretanien im Atlantischen Ozean. Diese Inselgruppe liegt im Einströmungsbereich von nordwestlichen und südöstlichen Luftmassen, die SAHARA - Staub, Biomasseverbrennungsprodukte und eine Mischung aus beiden herantransportieren. Ziel dieser Kampagne war es, an die SAMUM-Kampagne im Jahr 2006 anzuknüpfen, um die Strahlungseigenschaften gealterten Aerosols abseits der Quellregion zu untersuchen.


Gemessen wurden spektrale Strahlungsflussdichten (W m-2 nm-1) im sichtbaren Wellenlängenbereich von 300 bis 900 nm mit einem VIS Spektrometer und im nahen infraroten Bereich im Wellenlängenbereich von 900 bis 2200 nm mit einem NIR Spektrometer. Gemessen wurde jeweils auf dem Boden (abwärtsgerichtete Strahlung) und im Flugzeug über der Staubschicht (aufwärtsgerichtete Strahlung). Zusätzlich wurde am Boden ein Pyrgeometer eingesetzt, um Breitbandmessung bei Wellenlängen von 4 bis 42 µm zu messen.


Neben den Strahlungsflussdichten wurden außerdem noch Strahlungsdichten gemessen. Strahlungsdichten sind, im Gegensatz zu Strahlungsflussdichten, immer auf ein Raumwinkelelement bezogen (W m-2 nm-1 sr-1). Da das atmosphärische Strahlungsfeld anisotrop ist, lässt sich die Strahlungsdichte nicht aus den Strahlungsflussdichten berechnen und muss daher separat gemessen werden.


Mit einem zweidimensionalen Strahlungstransportmodell werden die gemessenen Strahlungsflussdichten simuliert und danach der Einfluss des SAHARA-Staubes und der Biomasseaerosole auf den Strahlungshaushalt berechnet. Die Strahlungsmessungen werden außerdem mit einem dreidimensionalen Staubtransportmodell, das innerhalb von SAMUM entwickelt wurde, verglichen und verifiziert. Dieses Staubtransportmodell wurde innerhalb von SAMUM 2 um Mischungsprozesse mit anderen Komponenten wie marine und Biomasseaerosole erweitert. Ein weiterer Vergleich der gemessenen Daten wird mit Messdaten des Satelliten "Meteosat Second Generation" (MSG) durchgeführt.

 

Project Partners

 

    Institut für Physik der Atmosphäre, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

    Institut für Fernerkundung, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

    Leibniz-Institut für Troposphärenforschung Leipzig (IfT)

    Institut für Meteorologie der Universität München

    Institut für Physik der Atmosphäre der Universität Mainz

    Institut für Mineralogie der Technischen Universität Darmstadt

    Institut für Umweltphysik und Fernerkundung der Universität Bremen

    Laboratoire de Physique de l`Atmosphère, Departement de Physique, Faculté des Sciences, Université Mohammed Premier, Oujda, Marokko (auf Französisch)

    Leibniz Institut für Meeresewissenschaften, Universität Kiel
 

Flugbetrieb (Partenavia) und technische Unterstützung:

    enviscope GmbH, Frankfurt am Main
 

Weitere Kooperation:

    Das MISR-Satelliten-Team (Multi-angle Imaging SpectroRadiometer), Jet Propulsion Laboratory (NASA), Kalifornien



Letzte Aktualisierung am 24. 7. 2018 von André Ehrlich