Forschung

Das IEK-7 untersucht chemische, mikrophysikalische und dynamische Prozesse in der Atmosphäre sowie deren Rolle bei Klimaänderungen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Tropopausenregion (5 bis 15 km), da sich hier Änderungen von Treibhausgasen, Aerosolen und Wolken besonders stark auf den Strahlungsantrieb (engl.: Radiative Forcing) der Atmosphäre auswirken.

Zur Erhöhung der Prognosefähigkeit von Chemie-Klima-Modellen (Zeitskalen von Jahrzehnten) untersucht das IEK-7 kleinräumige Prozesse auf der globalen Skala (Wellen, Wolken, Austauschprozesse), deren unzureichendes Verständnis zurzeit die Vorhersagekraft globaler und regionaler Modelle begrenzt. Für die Untersuchungen werden neuartige Messgeräte für Forschungsflugzeuge und Forschungsballons entwickelt und im Rahmen internationaler Messkampagnen in der Arktis, bei mittleren Breiten oder in den Tropen eingesetzt (z. B. auf dem deutschen Forschungsflugzeug HALO). Darüber hinaus nutzt IEK-7 globale Satellitendaten und beteiligt sich an der Entwicklung neuer Satellitenmissionen (z. B. AtmoSat). Die Auswertung sämtlicher Messdaten erfolgt in Kombination mit Computersimulationen der Erdatmosphäre (z.B. mit dem am IEK-7 entwickelten Atmosphärenmodell CLaMS). Zur Entfaltung von Synergien mit der Energieforschung werden in Zukunft die Auswirkungen der Energiewirtschaft (z. B. Emission von Treibhaussubtanzen) auf die Zusammensetzung der oberen Troposphäre und Stratosphäre verstärkt untersucht.

Obere Troposphäre und Stratosphäre im Klimasystem

Die obere Troposphäre und Stratosphäre (engl. Abkürzung UTS) sind ein wichtiger Faktor im Klimasystem. Gerade an der Tropopause bewirken bereits geringe Änderungen von strahlungsrelevanten Komponenten wie Wasser, Ozon und Zirruswolken erhebliche Änderungen des Strahlungsantriebs.

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Ozon-Klimawechselwirkungen

Die stratosphärische Ozonschicht schützt die Erde vor der schädlichen UV-Strahlung, ist aber ebenso ein wichtiger Faktor für die Temperaturverteilung in der Atmosphäre. Änderungen der Ozonschicht sind daher sowohl aus gesundheitlich/biologischer als auch aus klimatischer Sicht relevant. Umgekehrt bewirkt der globale Wandel Änderungen in Temperaturverteilung und Spurenstoffzusammensetzung auch in der Stratosphäre – mit Rückkopplungen auf das Ozon. Es ist daher eine Herausforderung, zuverlässige Prognosen über die Ozonschicht in einem sich wandelnden Klima zu geben.

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Atmosphärische Kopplungsprozesse

Dynamik und Transport sind wesentliche Aspekte, um die Verteilung von Spurenstoffen in der Atmosphäre für die Klima- und Atmosphärenchemie zu verstehen. In einer sich global verändernden Welt ändert sich auch die atmosphärische Dynamik - was wiederum einen Rückkopplungseffekt auf die Verteilung von Spurenstoffen bewirkt. Beispiele, die zur Zeit untersucht werden, sind Veränderungen in der Brewer-Dobson-Zirkulation und der Effekt von Schwerewellen auf die mittlere Atmosphäre.

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