Es gab lange Zeit einen Mangel an Messungen der atmosphärischen Zirkulation auf der Mesoskala aufgrund von Schwierigkeiten bei der Beobachtung. Mit der NARVAL2-Feldkampagne im Jahr 2016 wurden jedoch erstmals Messungen der mesoskaligen Vertikalbewegung mit Dropsonden durchgeführt. Dies bot die Gelegenheit, den Einfluss der Zirkulation auf die Bewölkung in den nordatlantischen Passatregionen zu untersuchen, wo die Feldkampagne stattfand.
Geet George und Co-Autor*innen analysierten die gewonnenen Daten und fanden heraus, dass die vertikale Bewegung der Atmosphäre in niedriger Höhe das Auftreten von Wolken an der Wolkenuntergrenze stark steuern kann. Mit steigender Bewegung an der Wolkenuntergrenze nehmen alle Bewölkungskennzahlen wie Wolkenanteil, Flüssigwasser und Niederschlag zu. In der Studie schlagen die Forschenden einen einfachen Mechanismus vor, wie die vertikale Bewegung die Bewölkung über den konvektiven Massenfluss beeinflusst, der im Wesentlichen die Rate der feuchten Luft ist, die in die atmosphärische Schicht einströmt, in der sich Wolken bilden. Außerdem können Faktoren, von denen bekannt ist, dass sie die Bewölkung auf größeren Skalen steuern, die Variabilität der Bewölkung auf der Mesoskala nicht erklären.
Derzeit berücksichtigen Klimamodelle keine dynamischen Parameter der Atmosphäre, wie z. B. die vertikale Luftgeschwindigkeit oder den Geschwindigkeitsdruck, um die Bewölkung zu bestimmen. Die Autor*innen plädieren aufgrund dieser Erkenntnisse dafür, solche Parameter direkt in Wolkenparametrisierungsschemata einzubeziehen, zumal die Studie zeigt, dass Wolken anscheinend nicht-linear von mesoskaligen Bedingungen beeinflusst werden.
Die in der Studie durchgeführten Analysen basieren auf Fallstudien aus NARVAL2, aber neuere Messungen, insbesondere Messungen aus der kürzlich abgeschlossenen EUREC4A-Kampagne, liefern umfangreichere Stichproben und reichhaltigere Daten. Dadurch ergeben sich weitere Möglichkeiten, die Wechselwirkungen zwischen Wolken und ihrer atmosphärischen Umgebung auf der Mesoskala zu untersuchen. Die Autor*innen, zusammen mit vielen weiteren Forschenden, vertiefen sich nun in diese Messungen, um die Prozesse besser zu verstehen, die flache Kumuluswolken mit der Zirkulation verbinden - etwas, das schwer zu fassen war und das Verständnis der Wolkenrückkopplung, d.h. der Reaktion der Wolken auf eine sich erwärmende Oberfläche, zu einer großen Herausforderung gemacht hat.
Originalveröffentlichung:
George, G., Stevens, B., Bony, S., Klingebiel, M., & Vogel, R. (2021) Observed impact of meso-scale vertical motion on cloudiness, Journal of the Atmospheric Sciences, 78 (8), doi.org/10.1175/JAS-D-20-0335.1
Kontakt:
Geet George
Max-Planck-Institut für Meteorologie
E-Mail: geet.george@mpimet.mpg.de