Arbeitsgruppe "Konvektive Systeme", Leiter Dr. Ulrich Corsmeier

Konvektion ist ein Prozess, der in der Atmosphäre für die Umverteilung von Impuls, Wärme und Wasser sowie von natürlichen und anthropogenen Spurenstoffen sorgt. Damit bestimmt die Konvektion entscheidend unser Wetter und Klima sowie die Qualität der Atemluft. Die Größenordnung konvektiver Systeme reicht von kleinskaliger Thermik (Meter-Skala) bis hin zu mesoskaligen konvektiven Komplexen. Folglich ist auch ihre Transporteffizienz äußerst variabel.

Schwerpunkte der Arbeit in der Gruppe Konvektive Systeme sind:

• Untersuchung der Auslösemechanismen für Konvektion über komplexem Gelände
• Bestimmung der Transporteffizienz von Konvektion auf verschiedenen Skalen
• Analyse der Vorhersagequalität für konvektiven Niederschlag in numerischen Modellen mittels Fallstudien
• Entwicklung neuer Instrumente und Messverfahren zur Untersuchung der Konvektion

Konvektion ist deshalb innerhalb des „Systems Wetter“ ein kritischer Prozess, weil sie durch räumlich und zeitlich eng begrenzte kräftige Hebung von Luftmassen charakterisiert wird, die in Wettervorhersagemodellen nur bei sehr feinen Gittermaschenweiten aufgelöst werden kann. Konvektion kann kurzfristig zu markanten Wettererscheinungen wie Gewittern, Starkniederschlägen, Hagel und Sturmböen mit erheblichem Schadenpotenzial führen. Die Vorhersage solcher Ereignisse ist deshalb zur Schadenvorsorge wichtig, gleichzeitig wegen Defiziten in den Modellen, fehlender Messdaten und der kurzen Zeitskalen auf denen sich Konvektion abspielt, nicht einfach.

Mit boden- und luftgestützten Messplattformen (u. a. Forschungsflugzeugen, Wind-Lidars und  Multisensor-Dropsonden) führen wir Prozessstudien zur Konvektion auf verschiedenen Skalen mit dem Ziel durch, die Auslösung von Konvektion über komplexem Gelände (z.B. Mittelgebirgen) besser zu verstehen, um die Defizite in Vorhersagemodellen zu finden und Vorschläge für deren Beseitigung zu machen.

Neben den vor allem in der oberen Troposphäre wirkenden großskaligen Antriebsprozessen für Hebung wirken auch regionale und lokale Konvektionsantriebe in der Grenzschicht und am Erdboden. Die verschiedenen Antriebe modifizieren die thermische Stabilität der atmosphärischen Schichtung und sind entscheidend für die Auslösung von Konvektion. Durch Messungen in der Atmosphäre haben wir modellhaft die Entwicklung von Konvektion beschreiben können. Durch Anklicken der Schlagworte erhalten Sie Detailergebnisse zum jeweiligen Entwicklungsschritt der Konvektion. Die Akronyme in Klammern verweisen auf die Projekte in deren Rahmen die Ergebnisse erarbeitet wurden.

• Erwärmung verschieden steiler und unterschiedlich exponierter Berghänge; Verdunstung (REKLIP, VERTIKATOR, COPS)
• Einsetzen von Hangwinden und Transport von warmer, feuchter Luft bergaufwärts; Entwicklung von Konvergenzzonen über den Bergrücken (SLOPE, PRINCE)
• Überschreitung der Auslösetemperatur für Konvektion (VERTIKATOR)
• Schema der Zirkulation über komplexem Gelände: Bergzirkulation (mountain venting) und Wolkenzirkulation (cloud venting) (PRINCE, COPS)
• Entwicklung von Konvektion bzw. Wolken über Bergrücken - Durchbruch von Konvektionszellen durch die Grenzschichtinversion (TRACT, PRINCE)
• Nachschub von feuchter Luft zu den Konvektionszellen durch Talwindsysteme (VERTIKATOR)
• Bildung von hoch reichenden Cumulonimbuswolken (Cb) (PRINCE, COPS, AG "Wolkenphysik und Radarmeteorologie")
• Starkniederschläge mit Hagel und Sturmböen und erheblichem Schadenpotenzial (CSIP, COPS, AG "Wettersysteme: Modellierung und Gefährdungsanalyse")

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Cumuluswolken am 26. Juli 2000 gegen 17 Uhr Ortszeit über der Ukraine.
Die Auslösung der Wolken erfolgte andauernd über einem begrenzten Areal am Boden.
Zu sehen ist die Abdrift der sich stets neu bildenden Wolken.