Modelle AG Hoor

Eulersche Modelle

 

EMAC

Zur Erstellung von Klimatologien oder Überprüfung von Prozessen auf einer großen Skale werden Globalmodelle verwendet. Dies erlaubt den Vergleich von simulierten Spurenstoffen mit globalen Satellitenmessungen oder die großräumige Untersuchung von Stratosphären-Troposphären Austausch und dem Zusammenhang mit der Tropopauseninversionsschicht. Dazu wird das globale Modell EMAC (ECHAM-MESSy-Atmospheric-Chemistry) verwendet, bei dem das Klimamodell ECHAM5 an das Modellsystem MESSy (www.messy-interface.org) gekoppelt ist. Die Daten des Globalmodells werden weiter als Eingabedaten für räumlich höher aufgelöste Regionalmodelle verwendet.

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Verteilung der potentiellen Temperatur an der dynamischen Tropopause.

 

MECO(n)

Um Fallstudien zu untersuchen, zum Beispiel von einzelnen Zyklonen, ist es von Vorteil ein Modell zu haben, das mehr Informationen in einem räumlich und zeitlich begrenzten Gebiet liefern kann. Dies ist möglich mit dem Modellsystem MECO(n), bei dem das regionale Wettervorhersagemodell COSMO des Deutschen Wetterdienstes mit MESSy gekoppelt ist. Dabei kann es zum einen alleinstehend verwendet werden mit fest vorgebenen Randbedingungen, zum Beispiel von einer EMAC Simulation, oder interaktiv zusammen mit EMAC.

 

COSMO

Idealisierte Studien von baroklinen Lebenszyklen dienen schon seit langer Zeit dazu, das Verständnis einzelner Prozesse bei der Entwicklung von Tiefdrucksystem zu erweiteren. Um solche Studien durchzuführen, wird derzeit das Wettervorhersagemodell COSMO (Consortium for small-scale Modelling) vom Deutschen Wetterdienst verwendet. Dabei wird erforscht, ob die Tropopauseninversionsschicht einen Einfluss auf Stratosphären-Troposphären Austausch hat.

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Verteilung der potentielle Temperatur an der dynamischen Tropopause (links) und der statischen Stabilität über der thermischen Tropopause (rechts) nach 144 Stunden nach Simulationsstart.

 

 

Lagrange Modelle

 

LAGRANTO

Bei Flugzeugmessungen werden zu meist Luftmassen mit unterschiedlichen Eigenschaften beprobt. Dies rührt von unterschiedlichen Historien der Luftmassen, zum Beispiel verschmutzte, warme, feuchte Luft aus urbanen Regionen oder saubere, kalte, trockene Luft aus ländlichen Gebieten. Um die Historie einer Luftmasse (eines Luftpaketes) besser zu untersuchen, werden Trajektorien berechnet, die den Weg dieser Luftmasse in einem gewissen Zeitraum in der Atmosphäre beschreibt. Dafür wird das Lagrange Modell LAGRANTO verwendet, das kinematische Trajektorien berechnet. Dies bedeutet, dass die Trajektorien rein auf Windfeldern berechnet werden, die von eine numerischen Wettervorhersagemodell bereit gestellt werden. Ein Beispiel für solche Daten ist der ERA-Interim Reanalysedatensatz des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersage (EZWM), der den Zustand der Atmosphäre über einen Zeitraum von ca. 30 Jahren  wiedergibt.

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FLEXPART

Neben dem Wissen der Herkunft einer Trajektorie ist es oftmals von Vorteil zu wissen, wie lange sich eine Luftmasse in einem Gebiet aufgehalten hat. Diese Information ist wichtig, wenn man abschätzen möchte, ob und gegebenfalls wie groß der Beitrag einer Emission an einem Ort zu einer Spurenstoff-Konzentration in einem Luftpaket beigetragen hat. So kann zum Beispiel der Beitrag von Biomassenverbrennung auf den Kohlenstoffmonoxidgehalt einer Luftmasse bestimmt werden, die in die Arktis transportiert wird. Diese Informationen können mit Hilfe des Lagrangen Dispersionsmodell FLEXPART gewonnen werden.