Dipl.-Met. Max Bangert
(Fakultät für Physik Institut für Meteorologie und Klimaforschung)
Berücksichtigung des Einflusses von anthropogenem Aerosol auf warme Wolken in COSMO-ART

Die Atmosphäre der Erde ist ein komplexes System aus einer Vielzahl von Gasen und darin suspendierten festen und flüssigen Partikeln. Mit der fortschreitenden Industrialisierung hat der Mensch zunehmend durch Emissionen in dieses sensitive System eingegriffen und greift heute noch ein. Die suspendierten flüssigen und festen Partikel in der Atmosphäre werden als Aerosol bezeichnet. Durch anthropogene Emissionen werden die chemische Zusammensetzung und die räumliche Verteilung des Aerosols massiv beeinflusst. Die Quantifizierung der Auswirkungen des anthropogenen Aerosols auf Klima und Wettergeschehen von der globalen bis zur lokalen Skala sind Gegenstand der aktuellen Forschung. Die Wechselwirkung zwischen Aerosolpartikeln und Wolken ist eine der größten Unsicherheiten in der modernen Klima- und Wettervorhersage. Aerosolpartikel dienen, in Abhängigkeit von ihrer chemischen Zusammensetzung und Größe, als Kondensationskerne bei der Bildung von Wolken und bestimmen dadurch die Größenverteilung der Wolkentropfen. Als Folge dessen ergeben sich Wechselwirkungen zwischen den Aerosolpartikeln, den Wolken, der Niederschlagsbildung und dem Strahlungshaushalt in der Atmosphäre. Aufgrund der Komplexität der Zusammenhänge sind numerische Modelle ein wichtiges Werkzeug zur Quantifizierung der beteiligten Prozesse. In der vorgestellten Diplomarbeit wurde das regionale Atmosphären- und Chemie-Transport-Modell COSMO-ART des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung weiterentwickelt und um die Berechnung der Anzahl von Wolkenkondensations-kernen und deren Einfluss auf die Niederschlagsbildung erweitert. In der Arbeit wurden Simulationen für Süd-West-Deutschland durchgeführt und erstmals der Einfluss der Aerosolpartikel auf den regionalen Niederschlag auf Basis der anthropogenen Emissionen in einer Fallstudie untersucht. Durch eine erhöhte Anzahl von Aerosolpartikeln kommt es zu einer Abschwächung bis hin zur Unterdrückung der leichten Niederschlagsereignisse und zu einer räumlichen wie zeitlichen Verschiebung der Niederschlagsmaxima. Als Folge dessen ergeben sich Auswirkungen auf den Wassergehalt der Wolken, welche die Lebensdauer der Wolken und den Strahlungshaushalt der Atmosphäre beeinflussen. Zudem wurde gezeigt, dass die Anzahl der verfügbaren Wolkenkondensationskerne sehr variabel ist und stark von den Eigenschaften der Aerosolpartikel abhängt. Die vorgestellte Arbeit liefert einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Auswirkungen von anthropogenen Emissionen auf das tägliche Wettergeschehen und bei der Abschätzung des Aerosolbeitrages zum Klimawandel.

Preisgeld: 1.500 EUR