Pre-EUREC4A — Virtuelle Kampagne bereitet zukünftige Feldstudie vor

Zwischen dem 20. Januar und dem 20. Februar 2018 untersuchte eine virtuelle Feldstudie, Pre-EUREC4A 2018, die Atmosphäre über den Passatwinden des tropischen Atlantiks. Während Pre-EUREC4A 2018 richteten Forscherinnen und Forscher verschiedener europäischer Institutionen ihre Aufmerksamkeit auf die atmosphärischen Bedingungen im Untersuchungsgebiet, um die Erwartungen für die reale EUREC4A-Feldstudie, die für den gleichen Zeitraum im Jahr 2020 geplant ist, anzupassen. Im Rahmen der virtuellen Feldstudie wurden tägliche Wetter- und Instrumentenberichte des Wolkenobservatoriums Barbados, das vom Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M) betrieben wird, mit täglichen Satellitenbildern verglichen. Im Fokus lag ein Untersuchungsgebiet, das sich von 5ºN bis 30ºN und von 20ºW bis 60ºW erstreckt. Die erste Pre-EUREC4A-Studie fand 2017 statt. Pre-EUREC4A 2018 baut auf sie auf und wurde um zusätzliche, spezielle Messungen ergänzt. Die EUREC4A-Planungen gipfeln im Januar/Februar 2019 mit einer dritten virtuellen Feldstudie, Pre-EUREC4A 2019.

Die bevorstehende, reale Feldstudie EUREC4A (Elucidating the role of clouds-circulation coupling in climate) ist eine französisch-deutsche Initiative zur Unterstützung der "Grand Challenges" des Weltklimaforschungsprogramms (WCRP) zu Wolken, Zirkulation und Klimasensitivität. Ziel ist es, das Zusammenspiel zwischen Wolken, Konvektion und Zirkulation sowie ihre Rolle für den Klimawandel besser zu verstehen: Wie widerstandsfähig oder empfindlich sind flache Kumuluswolken, wenn sich die Stärke der konvektiven Mischung, die Turbulenz der Oberfläche und großräumige Zirkulationen verändern? Wie beeinflussen die Strahlungseffekte von Wasserdampf und Wolken flache Zirkulationen und Konvektion? Welche Konsequenzen ergeben sich für die räumliche Anordnung von Wolken und Konvektion in den Tropen und für die Klimasensitivität? Durch die gleichzeitige und erstmalige Verknüpfung von Bewölkungsmustern mit der großräumigen Zirkulation in die sie eingebettet sind, hoffen die Forscherinnen und Forscher, einige der Geheimnisse zu enthüllen, wie Wolken auf den Klimawandel reagieren und ihn beeinflussen.

Um diese Fragen zu beantworten, sollen die wichtigsten EUREC4A-Messungen beziffern, wie die Menge flacher Kumulus-Wolken auf Veränderungen in der großräumigen Umgebung reagiert, diese das Strahlungsfeld beeinflusst und zur Ansammlung tiefer, regnender Konvektion beiträgt. Die Messungen werden auch Ableitungen von Wolken- und Atmosphäreneigenschaften aus Beobachtungsdaten sowie numerische Simulationen von flachen Kumuluswolkenregimes durch Large-Eddy-Simulationen, Wettervorhersagen und Klimamodelle testen. Durch die Zusammenarbeit mit anderen internationalen Institutionen werden ergänzende Ziele erforscht. Diese reichen von Untersuchungen über die Rolle der mesoskaligen Ozeanwirbel in der Wechselwirkung zwischen Luft und Meer, über die Rolle von Wolken im Impulstransport der Atmosphäre, bis hin zur Organisation von flachen Wolken und zur viel umfangreicheren Frage nach der Dynamik der Innertropischen Konvergenzzone über dem Atlantik.




Abbildung: Schaubild der geplanten, flugzeuggestützten EUREC4A Messungen: Kreisflüge mit HALO sowie Bahnenflüge mit ATR-42 auf etwa 1 km Höhe. Die Flugabschnitte auf niedriger Höhe werden die Wolkenbedingungen kartografieren und den Massehaushalt der Luftschicht, die unterhalb der Wolken liegt, eingrenzen. Die Kreisflüge werden die großräumigen Bedingungen mit Sonden dokumentieren und das darunterliegende Wolkenfeld per Fernerkundung erfassen. Die schiffsbasierte Oberflächenfernerkundung wird die Flugzeugmessungen ergänzen und auch In-situ-Messungen mit Hilfe von Sensoren, die an Versuchsballons befestigt sind, unterstützen.

Kern der Feldstudie ist der Einsatz von zwei Forschungsflugzeugen (das deutsche HALO und das französische ATR42), einer Reihe hochseetauglicher Forschungsschiffe, fortschrittlicher bodengestützter Fernerkundung, einer neuen Generation hochentwickelter Satellitenfernerkundungsmethoden und modernster turbulenzauflösende Modellierung (100 m Gitterweite, über Tausende von km). Die Messungen konzentrieren sich auf ein Gebiet über den Schelfmeeren östlich von Barbados (57 W 13 N) für die Dauer von sechs Wochen zwischen dem 20. Januar und dem 20. Februar 2020. Dieser Zeitraum wird sich mit ADM-Aeolus und vielleicht auch EarthCARE überschneiden, zwei Vorzeige-Satellitenprogrammen des Living Planet Programme der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Die Kampagne baut auf einem Jahrzehnt der Messungen im tropischen Atlantik auf, die mit der Einrichtung des Wolkenobservatoriums auf Barbados im Jahr 2010 eingeleitet wurden, und mit zwei Messkampagnen mit dem Forschungsflugzeug HALO fortgesetzt wurden: NARVAL im Dezember 2013 und NARVAL2 im August 2016.

Übersichtsartikel zu EUREC4A:

Bony, S., B. Stevens et al.: EUREC4A: A Field Campaign to Elucidate the Couplings Between Clouds, Convection and Circulation. Surv. Geophys. (2017) 38:1529-1568, https://doi.org/10.1007/s10712-017-9428-0

Mehr Informationen
EUREC4A Projektwebseite
WCRP Grand Science Challenge
NARVAL Studien
'Im Fokus' Artikel über NARVAL
EarthCARE am MPI-M

Kontakt:
Prof. Dr. Bjorn Stevens
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: 040 41173 422 (Assistentin Angela Gruber)
E-Mail: bjorn.stevens@we dont want spammpimet.mpg.de