Übersicht über das Modellsystem COSMO-ART

Aerosole modifizieren die atmosphärischen Strahlungsflüsse und interagieren mit Wolken. Wie im Bericht des IPCC von 2007 dokumentiert, ist der globale Einfluss von natürlichem und anthropogenem Aerosolen auf die Atmosphäre nicht gut verstanden. Auf regionaler Skala ist der Wissensstand noch schlechter.

So sind neben Beobachtungen numerische Modelle wichtige Werkzeuge um das aktuelle Verständnis um die Rolle von natürlichen und anthropogenen Aerosolpartikeln auf den Zustand der Atmosphäre zu verbessern. Auf globaler Skala existieren eine große Anzahl an Modelsystemen und entsprechende Anwendungen von Modellen, um den Effekt von anthropogenen Aerosolpartikeln auf den Klimawandel zu verifizieren.

Aber durch den Mangel an Computerkapazität schließen globale Modelle oft Vereinfachungen und Approximationen ein.

Um die Rückkopplungsprozesse zwischen Aerosolen und der Atmosphäre zu studieren ist es wichtig online gekoppelte Modellsysteme zu verwenden. Online gekoppelt bedeutet hier, dass ein identisches numerisches Gitter für die atmosphärischen Variablen sowie die gasförmigen und partikulären Stoffe verwendet wird. Zusätzlich werden identische physikalische Parametrisierungen für atmosphärische Prozesse wie Turbulenz und Konvektion verwendet. In so einem völlig online gekoppeltem Modellsystem sind alle Variablen zum selben Zeitschritt ohne räumliche oder zeitliche Interpolation verfügbar. Dies erlaubt Rückkopplungsprozesse zwischen der Meteorologie, Emissionen und chemischen Zusammensetzung. Diese online-gekoppelten Modelle müssen die relevanten physikalischen, chemischen und aerosol-dynamischen Prozesse auf einem vergleichbaren Level an Komplexität behandeln. Meteorologische Vor- oder Nachbearbeitung ist nicht nötig.

Das Untersuchen atmosphärischer Prozesse mit Gittergrößen bis auf wenige Kilometer benötigt eine nicht-hydrostatische Formulierung der Modellgleichungen auf regionaler Skala, bei der Phänomene wie Berg-Tal Winde, Land-See-Zirkulation oder Leewellen an Bedeutung gewinnen.

Hierfür wurde das online-gekoppelte Modellsystem COSMO-ART entwickelt, welches auf dem operationellem Wettervorhersagemodell COSMO (Consortium for Small-scale Modelling) des Deutschen Wetterdienstes (DWD) aufbaut.

Prozesse wie Gasphasenchemie, Aerosoldynamik und der Einfluss von natürlichen und anthropogenen Aerosolpartikeln auf den Zustand der Atmosphäre werden berücksichtigt. Da die Strahlungsflüsse, basierend auf der aktuell simulierten Aerosolverteilung modifiziert werden, ist die Quantifizierung einiger Rückkopplungsprozesse möglich.

Für weitere Details zur Modellbeschreibung:

Vogel, B., Vogel, H., Bäumer, D., Bangert, M., Lundgren, K., Rinke, R., and Stanelle, T.: The comprehensive model system COSMO-ART – Radiative impact of aerosol on the state of the atmosphere on the regional scale, Atmos. Chem. Phys., 9, 8661-8680, doi:10.5194/acp-9-8661-2009, Document

oder Anfrage per E-Mail: bernhard vogel ∂does-not-exist.kit edu