Flugzeugmessungen und UTLS* Transportprozesse

AG Hoor



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*UTLS = Upper Troposphere/Lower Stratosphere

Cross Tropoause Exchange Long Range Transport Arctic Troposphere
Research topics

The central research topics of the group of Peter Hoor are related to transport processes from the surface up to 15 km with focus on the tropopause region or the extratropical upper troposphere / lower stratosphere (ExUTLS, see e.g. Gettelman et al., 2011). These processes are investigated using airborne in-situ tracer measurements of nitrous oxide (N2O), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) and methane (CH4) by infrared absorption spectroscopy (broadband non dispersive infrared and quantum cascade lasers). The tracers are combined to quantify the effect of transport and mixing across the transport barriers particularly at the tropopause (Hoor et al., 2002, 2004, Müller et al., 2016). The distribution of these tracers with different lifetime and sources and sinks and their combination allow to constrain time scales and efficiency of transport or even the quantification of air mass budgets for the ExUTLS (Hoor et al., 2005).

The measurements are complemented by ECMWF (European center of medium range weather forecast) meteorological analysis data and Lagrangian tools (LAGRANTO) (Hoor et al., 2010) as well as chemical transport modelling on the regional and global scale (EMAC, MECO(n), COSMO). COSMO is also used for idealized studies of tracer transport related to processes which affect the formation and strength of the tropopause inversion layer (TIL), (e.g. Kunkel et al., 2016).

 

References:
  • Müller, S., Hoor, P., Bozem, H., Gute, E., Vogel, B., Zahn, A., Bönisch, H., Keber, T., Krämer, M., Rolf, C., Riese, M., Schlager, H., and Engel, A.: Impact of the Asian monsoon on the extratropical lower stratosphere: trace gas observations during TACTS over Europe 2012, Atmos. Chem. Phys., 16, 10573-10589, doi:10.5194/acp-16-10573-2016, 2016. link
  • Kunkel, D., Hoor, P., and Wirth, V.: The tropopause inversion layer in baroclinic life-cycle experiments: the role of diabatic processes, Atmos. Chem. Phys., 16, 541-560, doi:10.5194/acp-16-541-2016, 2016. link
  • Gettelman, A., P. Hoor, L. L. Pan, W. J. Randel, M. I. Hegglin, and T. Birner (2011), The extratropical upper troposphere and lower stratosphere, Rev. Geophys., 49, RG3003, doi:10.1029/2011RG000355. link
  • Hoor, P., Wernli, H., Hegglin, M. I., and Bönisch, H.: Transport timescales and tracer properties in the extratropical UTLS, Atmos. Chem. Phys., 10, 7929-7944, doi:10.5194/acp-10-7929-2010, 2010. link
  • Hoor, P., H. Fischer, and J. Lelieveld (2005), Tropical and extratropical tropospheric air in the lowermost stratosphere over Europe: A CO-based budget, Geophys. Res. Lett., 32, L07802, doi:10.1029/2004GL022018. link
  • Hoor, P., Gurk, C., Brunner, D., Hegglin, M. I., Wernli, H., and Fischer, H.: Seasonality and extent of extratropical TST derived from in-situ CO measurements during SPURT, Atmos. Chem. Phys., 4, 1427-1442, doi:10.5194/acp-4-1427-2004, 2004. link
  • Hoor, P., H. Fischer, L. Lange, J. Lelieveld, and D. Brunner, Seasonal variations of a mixing layer in the lowermost stratosphere as identified by the CO-O3 correlation from in situ measurements, J. Geophys. Res., 107(D5), doi:10.1029/2000JD000289, 2002. link

 

Forschungsschwerpunkte

Die AG Hoor untersucht mit flugzeuggestützten Messungen Spurengasverteilungen von der Erdoberfläche bis in 15 km Höhe, der Tropopausenregion oder ExUTLS (extratropical upper troposphere / lower stratosphere, Gettelman et al., 2011). Mittels optischen Messverfahren (Infrarotabsorptionsspektroskopie mit Quantenkaskadenlasern) werden hierzu inbesondere die Verteilungen von Lachgas (N2O), Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4) untersucht. Ziel sind insbesondere die Tropopause und die Grenzschichtinversion, die Barrieren für Transport und Mischungsprozesse darstellen. Aus den Verteilungen dieser Substanzen lassen sich Rückschlüsse auf Zeitskalen für Transportvorgänge, die Effektivität von Mischungsprozessen und Quellregionen für Verschmutzung ziehen (Hoor et al., 2002, 2004, Müller et al., 2016) sowie quantitative Luftmassenbudgets für die ExUTLS erstellen (Hoor et a., 2005).

Dazu werden die Messdaten mit Rückwärtstrajektorien und meteorologischen Analysedaten des EZMW (Europäisches Zentrum für Mittelfristwettervorhersage) (z.B. Hoor et al., 2010) sowie globalen und regionalen Modelldaten verknüpft (EMAC, MECO(n), COSMO). Mit idealisierten Prozessstudien werden die dynamischen Prozesse untersucht, die für Mischung und Transport insbesondere an der Tropopause, speziell der Tropopauseninversionsschicht (TIL), verantwortlich sind (Kunkel et al., 2016).