Quantification of the Infrared Water Vapor Continuum by Atmospheric Measurements

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Andreas Reichert

Fehler bei der Beschreibung der Wasserdampf-Absorptionsprozesse in der Atmosphäre stellen eine der Hauptquellen von Ungenauigkeiten in aktuellen Klimamodellen dar. Ein Beitrag zur Lösung dieses Problems soll im Rahmen meines Promotionsprojektes mit Hilfe so genannter Strahlungs-Schließungsexperimente am Standort Zugspitze geleistet werden.

Das Prinzip der Schließungsexperimente beruht auf eine Messung der spektralen Strahldichte im Bereich des nahen, mittleren und fernen Infrarot mit Hilfe verschiedener Spektrometer sowie einer Simulation der entsprechenden Spektren unter Berücksichtigung des Atmosphärenzustandes, also von Messdaten wie atmosphärischer Wasserdampfsäule, Temperaturprofil etc. Durch Analyse der Spektralen Residuen, also der Differenz zwischen gemessenen und simulierten Spektren lassen sich anschließend Fehler in der Beschreibung der Absorptionsprozesse im verwendeten Strahlungstransportmodell erkennen und durch Anpassung verschiedener Absorptionsparameter beheben.

Der Standort Zugspitze/Schneefernerhaus bildet dabei einen deutschlandweit einzigartigen Standort für derartige Schließungsstudien, zum einen wegen der vorhandenen umfangreichen Instrumentierung und der Höhenlage, die Messungen in von tieferen lagen nicht zu beobachtenden Spektralbereichen ermöglicht.

Im Rahmen der Schließungsstudie konnten die Vorhersagen des aktuell führenden Modells zur sog. Wasserdampf-Kontinuumsabsorption im Bereich des fernen Infrarot bestätigt werden. Erstmalig konnten die Modellvorhersagen auch im nahen Infrarot unter atmosphärischen Bedingungen validiert werden. Es zeigten sich dabei teilweise deutliche Abweichungen des beobachteten Kontinuums vom Modell, was signifikante Auswirkungen auf die Absorption der einfallenden Sonnenstrahlung in der Atmosphäre zur Folge hat.

Förderzeitraum:
01.10.2011 - 30.09.2014

Institut:
Ludwig-Maximilians-Universität München
Meteorologisches Institut
Lehrstuhl für Experimentelle Meteorologie

Betreuer:
Prof. Dr. Bernhard Mayer

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Quantifizierung des Wasserdampf-Treibhauseffekts am Höhenobservatorium Zugspitze/Schneefernerhaus
Quantifizierung des Wasserdampf-Treibhauseffekts am Höhenobservatorium Zugspitze/Schneefernerhaus