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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Forschung zur Physik der Atmosphäre - Rückblick und Ausblick 1. Warum Forschung zur Physik der Atmosphäre?

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Präsentation zum Thema: "Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Forschung zur Physik der Atmosphäre - Rückblick und Ausblick 1. Warum Forschung zur Physik der Atmosphäre?"—  Präsentation transkript:

1 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Forschung zur Physik der Atmosphäre - Rückblick und Ausblick 1. Warum Forschung zur Physik der Atmosphäre? 2. Wie ist die Forschung im Institut organisiert? 3. Was sind die wichtigsten Themen? - Einige Ergebnisse, offene Fragen und Zukunft 4. Welche Drittmittel stehen zur Verfügung? Herzlich Willkommen zur Einweihung von Seminarraum und Foyer!

2 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Warum Forschung zur Physik der Atmosphäre? Physik und Chemie der Troposphäre und Stratosphäre sind interessant, komplex und wichtig! Luftfahrt hängt vom Wetter ab und beeinflußt Atmosphäre! Raumfahrt und Fernerkundung sind Hilfsmittel für Meteorologie und Klimaforschung! Industrie, Politik und Gesellschaft brauchen Informationen über Wetter, Klima, Umwelt und globalen Wandel!

3 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Beispiel für Fragestellung: Abweichung der Lufttemperatur in Deutschland vom Mittel , warum und welche Konsequenz? Balken: Jahreswerte, durchgezogene Linie: 20-jähriges Mittel, farbige Flächen: 2 -Bereich. Quelle: J. Rapp, Deutscher Wetterdienst, Klimastatusbericht Natürlich oder anthro- pogen? Zukunft? Auswir- kungen?

4 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Beispiel für Komplexität: Strahlungsantrieb infolge von Störungen des Klimasystems Quelle: IPCC (1996) und Schadstoffe in der Luftfahrt, 1997

5 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Nutzbare Raumfahrtsysteme von NOAA, NASA, EUMETSAT, ESA NOAA: AVHRR, TOVS DMSP (OTD, SSM/I) NASA: TOMS, SAGE, HALOE EUMETSAT: METEOSAT bis 2003 MSG: ab 2001 METOP: ab 2003 ESA: ERS-2 (GOME) ENVISAT: ESA-Explorer Missions (1. GOCE, 2. ADM; ERM, LSM) ESA-Opportunity Missions (GeoSCIA?) Institut, mit DFD, OE/MF, HF: Wissenschaftliche Nutzung Algorithmen (APOLLO, Wolkenklimatologie, UV-B, Kondensstreifen, Radar, Lidar, Strahlungstransport, u.a.) Beitrag zur Atmosphären- Dynamik Mission (ADM) Daten-Validierung Vertretung der Nutzerinteressen

6 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Wie ist die Forschung organisiert?

7 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Was sind die wichtigsten Forschungsthemen? In den DLR-Programmen zu Raumfahrt (R), Luftfahrt (L) und Verkehr (V): 1) R: Ozon und Wasserdampf in der Stratosphäre 2) L: Spurenstoffe in Troposphäre und unterer Stratosphäre 3) R+L: Partikel-Zirren-Wechselwirkung 4) R: Regionale Meteorologie und Klimaänderungen 5) R: Lidarmethoden 6) L Wirbelschleppe (Projekt) 7) L: Lärm 8) V: Verkehr und Klima

8 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. 1) Ozon und Wasserdampf in Stratosphäre Wie groß sind die Veränderungen von Ozon und Wasserdampf und damit von UV und Klima? WMO/UNEP: Andauernder Ozonverlust in Antarktis, Arktis und mittleren Breiten. Zudem: Zunahme von Wasserdampf in Stratosphäre beobachtet. Quelle: DWD

9 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Ozonsäulen als Funktion von Breite und Zeit, Modellüberprüfung mit Satelliten-Daten GOME ECHAM 3/CHEM ohne Rück- wirkung der Treibhausgase über Strahlung auf Dynamik ECHAM4/CHEM, mit Rückwirkung

10 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. ENVISAT: Größter Umwelt- Forschungssatellit Messung der Dynamik und Zusammensetzung der Atmosphäre mit: MIPAS SCIAMACHY GOMOS AATSR MERIS MWR Voraussichtliche Meßzeit:

11 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. 2) Spurenstoffe in Troposphäre und unterer Stratosphäre Offen (IPCC): Stickoxide aus Luftverkehr im Vergleich zu Blitzen und Bodenquellen? Treibhausef- fekte von Ozon und Methan? Heterogene Chemie an Cirren? NO x,O 3 OH, CO CO OH CH 4

12 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. POLINAT: Pollution in the North Atlantic Flight Corridor Einige POLINAT / SONEX- Ergebnisse: Messung und Modellierung der Spurenstoffverteilung über Nordatlantik Stickoxid-Maximum an Tropopause und S-N-Gradient Emissions-Indizes von Großraumflugzeugen bestimmt Beitrag des Luftverkehrs zur Stickoxidbelastung von pptv regional nachweisbar Hohe Eisübersättigung Siehe Sonderhefte GRL/JGR SONE X NOXAR POLINA T <32°N >57°N

13 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Stickoxide in 10 km Höhe, Vergleich:

14 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Stickoxide aus Blitzen? LINOX und EULINOX Bisheriges Ergebnis: Stickoxid-Quellen, Tg N/a Europa Global Verbrennung fossiler Brennstoffe am Boden: 6 22 Blitze: Luftfahrt Europa: Luftfahrt > Blitze Global: Blitze > Luftfahrt

15 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Herzlichen Glückwunsch zum DLR- Wissenschaftspreis! JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, 103, 28,247-28,264, 1998 Transport and production of NO X in electrified thunderstorms: Surveys of previous studies and new observations at midlatitudes H. Huntrieser, H. Schlager, C. Feigl, and H. Höller Abstract. First airborne NO x (NO and NO 2 ) measurements in anvils of active thunderstorms in Europe.....

16 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. 3) Partikel-Zirren-Wechselwirkung Schadstoffe in der Luftfahrt: neben Stickoxiden und Kohlendioxid: Wie beeinflussen Partikel und Kondensstreifen Chemie und Klima? Gasförmige und partikelförmige Emissionen gemessen und modelliert. Klimasensitivität mit ECHAM nachgewiesen. regionaler Bedeckungsgrad global extrapoliert. Kondensstreifenbildung ist abhängig von Triebwerk: siehe Video V

17 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. IPCC: Strahlungsantrieb infolge Luftverkehr Kondens- streifen klimatisch eben so wichtig wie CO 2 und NO x aus Luftverkehr offen: Cirren- Änderung Grad des Verstandnis Szenario für 2050

18 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Experimente zur Partikel-Zirren- Wechselwirkung Wie groß ist der Einfluß von natürlichen und anthropogenen Aerosolen auf Zirren und deren Klimawirkung? EU-INCA und HGF-PAZI : Aerosol/Zirrus-Messungen auf 50°S und 50°N (Puenta Arenas und Shannon und zugehörige Modellierung Bisher keine insitu Messung in mittleren Breiten auf Südhemisphäre! Quelle: Heymsfield, 1998

19 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. 4) Regionale Meteorologie und Klimaänderungen Was bestimmt den Niederschlag im Alpenraum und welche regionalen Auswirkungen haben globale Klimaänderungen? Hintergrund: Mögliche Klimaänderung im Alpenraum (BAYFORKLIM): : 3K wärmer, teils 20% weniger Niederschlag

20 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Regionale Wolkenbedeckung im Alpenraum aus 5 Jahren Satellitendaten Winter (DJF) und Sommer (JJA) Daten: NOAA AVHRR, Prozessierung: IPA+DFD mit DLR/APOLLO, Basis für Trenderkennung und Modellvalidierung

21 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. MAP: Sept. - Nov. 99 DLR: WIND, DIAL, Dropsonden, Radar, Satellitendaten, Flugzeug- Insitu-Messung, Vorhersagen, Analysen Forschungsflugzeuge: Falcon, C130, P3-Orion, Electra, ARAT, Merlin WIND-Lidar Erprobung H2O-DIAL-Validierung Erforschung von Prozessen und Verbesserung der Wettervorhersage (Föhn, Schwerewellen, PV-Streamer, Starkregen)

22 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. MAP: Föhn und Schwerewellen, Falcon Dropsonde

23 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. 5) LIDAR: Windfeld und Spurenstoffe Doppler-Lidar: Wie Messung mesoskaliger Windfelder? WIND Wie Erkennung von Wirbelschleppe? MFLAME Wie messen von Windprofilen für 5- statt 4-tägiger Wettervor- hersage? ADM: Beitrag zu ESA- Phase B Spurenstoff-Lidar (Aerosole, Wasserdampf, Ozon) Ozonforschung: u.a. OFP, EUROSOLVE DIAL: ENVISAT: MIPAS-, SCIAMACHY-Validierung

24 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. 6) Wirbelschleppe Wirbelschleppe hinter Großraumflugzeugen (A3XX, B747, B757) bestimmt Landefrequenz, Sicherheit und Kapazität an Flughäfen. Beeinflussung der Lebensdauer von Wirbelschleppe? Querwindvorhersage? Wirbelschleppenwarnsystem, Wirbelschleppenerkennung? Wie kann man die Landefrequenz bei konstanter Sicherheit steigern?

25 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Können Wirbellinien in konvektiver Grenzschicht aufsteigen?

26 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Zerfallen Wirbellinien in turbulenter Scherschicht unterschiedlich?

27 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. 7) Lärm Wie breitet sich Lärm in realer Atmosphäre aus? Grundlage zur Entwicklung von Maßnahmen zur Reduktion der Lärmbelastung im Umfeld von Flughäfen. Entwicklung 3-d Lärmausbreitungsmode ll Beantragung HGF-Projekt Leiser Flugverkehr Konzeption eines vereinfachten Rechenmodelles Emission Perzeption Transmission= Schallausbreitung in der Atmosphäre = Physik (in) der Atmosphäre Immission Transmission

28 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Welchen Einfluss hat Querwind auf Schallausbreitung unter einer Anflug-/Abflugroute? Wind 300 m km 0 2 km

29 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. 8) Verkehr und Klima Wie groß sind die Umweltauswirkungen von Lärm und Spurenstoffemissionen von verschiedenen Verkehrssystemen - regional und global? Beispiel: Beitrag der KfZ: Rußemissionen 1993 (2.5 Mt C) Industrie und Bodenverkehr (ohne Kfz): 39% Kfz-Verkehr 18 % Biomasse- verbrennung 43 %

30 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Welche Drittmittel-Projekte?

31 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Forschung zur Physik der Atmosphäre - Rückblick und Ausblick Rückblick: viele wichtige Ergebnisse Ausblick: Viele interessante Fragen und Projekte, für die das Institut kompetent ist Das erneuerte Institutsgebäude: Basis für langfristig erfolgreiche Forschung Danke!


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