Globale natürliche Aerosolfelder interaktiv berechnet mit dem Aerosolteilchenmodul APMO im Klimamodell ECHAM

In der vorliegenden Arbeit wird das Aerosolteilchenmodul APMO zur Parameterisierung der Mikrophysik von Aerosolteilchen mit dem Ziei entwickelt, räumlich und zeitlichvaria- ble Aerosolteilchenfelder in der Troposphäre zu berechnen. Mit APMO werden als erste Anwendung globale natürliche Aerosolteilchenfelder in drei Größenklassen interaktiv im Klimamodell berechnet. Dazu wurden 3 Größenklassen - nucleus-mode, accumulation- mode und coarse-mode - ausgewählt, weil für diese typische mikrophysikalische und optische Eigenschaften gelten. Die Quellflüsse der mineralischen Teilchen, die über Wüsten aufgewirbelt werden und die Quellflüsse der Seesalzteilchen, die über dem Meer entstehen, werden über empirische Ansätze abhängig von der Windgeschwindigkeit parameterisiert. Die anderen natürli- chen Aerosolquellen über den Kontinenten werden als fester Quellfluß an Hand von Beobachtungsdaten abgeschätzt. Da über Schnee und Eisflächen in APMO keine Ae- rosolteilchen emittiert werden, unterliegen die Quellflüsse realistischen jahreszeitlichen Schwankungen. Es wurde eine einfache Abschätzung der Aerosolteilchenquelle in der Atmosphäre durch Gas-Teilchen-Umwandlung mit festem, aber vertikal abnehmendem Quellfluß durchgeführt. In dem Modul werden die in der Troposphäre wichtigen Senkenprozesse wie trockene Deposition, Sedimentation, Rainout, Washout und Koagulation parameterisiert. Es gibt eine größere trockene Deposition über Wald. Für das Rainout wurde eine Parame- terisierung ausgewählt, die den Wolkenbedeckungsgrad miteinbezieht. Das Auswaschen durch Niederschlag (Washout) hängt von der Niederschlagsrate im Modell, der Teilchen- zahldichte und der Kollisionseffi.zienz ab. Die von der Teilchenzahldichte abhängige Ko- agulation beschreibt die Wechselwirkung zwischen den Größenklassen. Die durchgeführten Simulationen bestätigen, daß in jeder Größenklasse ein anderer Sen- kenprozeß dominiert; für den nucleus-mode die Koagulation, für den accumulation-mode das Rainout und für den coarse-mode die trockene Deposition. Die mit APMO berechneten natürlichen Aerosolteilchenfelder zeigen im Vergleich mit Messungen und Beobachtungen eine gute Übereinstimmung. Als Ergebnisse werden jah- reszeitlich gemittelte Teilchenzahldichten für Januar und Juli vorgestellt, auf denen die für die jeweilige Jahreszeit typischen Strukturen zu sehen sind. Im Januar ergeben sich beispielsweise über den Kontinenten der Nordhalbkugel deutlich geringere Teilchenzahl- dichten als im Juli. Außerdem gibt es mit der jahreszeitlichen Verlagerung der innertropi- schen Konvergenzzone (ITC) eine Nord- bzw. Süd-Verschiebung der tropischen Maxima und Minima der Aerosolteilchenzahl. Der indische Sommermonsun führt im Juli zu einem Minimum der Teilchenzahldichte ailer drei Größenklassen. Der Transport von minerali- schen Aerosolteilchen aus der Sahara über den Atlantik ist besonders im Januar gut erkennbar und stimmt qualitativ mit den auf Satellitenbildern erkennbaren Strukturen überein. Die aus den Ergebnissen der durchgeführten Berechnungen abgeleiteten Mas- senmischungsverhältnisse liegen in der gleichen Größenordnung wie Beobachtungsdaten.Da Aerosolteilchen in der Natur in zeitlich und räumlich sehr variablen Konzentrationen und Eigenschaften auftreten und es keine ausreichenden flächendeckenden Messungen gibt, ist es sinnvoll und notwendig, ihre Verteilung zu simulieren. Aus mit APMO be- rechneten 3-dimensionalen Verteilungen der Aerosolteilchenzahldichte und den mittleren optischen Eigenschaften können 3-dimensionale Verteilungen der optischen Eigenschaften der Aerosolteilchen berechnet werden, die dann als Basis zur Bestimmung der Klimawir- kung der Aerosolteilchen dienen

Globale natuerliche Aerosolfelder interaktiv berechnet mit dem Aerosolteilchenmodul APMO im Klimamodell ECHAM

In der vorliegenden Arbeit wird das Aerosolteilchenmodul APMO zur Parametrisierung der Mikrophysik von Aerosolteilchen mit dem Ziel entwickelt, raeumlich und zeitlich variable Aerosolteilchenfelder in der Troposphaere zu berechnen. Mit APMO werden als erste Anwendung globale natuerliche Aerosolteilchenfelder in drei Groessenklassen interaktiv im Klimamodell berechnet. Dazu wurden 3 Groessenklassen - nucleus-mode, accumulation-mode und coarse-mode - ausgewaehlt, weil fuer diese typische mikrophysikalische und optische Eigenschaften gelten. In dem Modul werden die in der Troposphaere wichtigen Senkenprozesse wie trockene Deposition, Sedimentation, Rainout, Washout und Koagulation parameterisiert. Es gibt eine groessere trockene Deposition ueber Wald. Fuer das Rainout wurde eine Parameterisierung ausgewaehlt, die den Wolkendeckungsgrad miteinbezieht. Das Auswaschen durch Niederschlag (Washout) haengt von der Niederschlagsrate im Modell, der Teilchenzahldichte und der Kollisionseffizienz ab. Die von der Teilchenzahldichte abhaengige Koagulation beschreibt die Wechselwirkung zwischen den Groessenklassen. Die durchgefuehrten Simulationen bestaetigen, dass in jeder Groessenklasse ein anderer Senkenprozess dominiert; fuer den nucleus-mode die Koagulation, fuer den accumulation-mode das Rainout und fuer den coarse-mode die trockene Deposition. (orig./GL)The aerosol particle module APMO for parametrisation of the microphysics of aerosol particles was developed for calculating space- and time-variable tropospheric aerosol particle fields. As the first application of APMO, global natural aerosol particle fields of three size modes were calculated interactively in the climate model. The three size modes - nucleus mode, accumulation mode and coarse mode - were selected because of their typical microphysical and optical properties. In the module, the tropospheric sink processes - dry deposition, sedimentation, rainout, washout and coagulation -are parametrized. Dry deposition is more pronounced over forest terrain. In the case of rainout, the selected parametrisation takes account of the cloud cover. Washout is a function of the precipitation rate in the model, the particle density and the collision efficiency. The interdependence between the size modes is decribed by coagulation, which is a function of particle density. The simulations prove that each size mode is dominated by a different sink process: Coagulation is dominant in the case of nucleus mode, rainout in the case of accumulation mode, and dry deposition for coarse mode. (orig./GL)SIGLEAvailable from TIB Hannover: RR 9(51) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman

Influence of changed vegetation fields on regional climate simulations in the Barents Sea region

In the context of the EU-Project BALANCE (http://balance-eu.info) the regional climate model REMO was used for extensive calculations of the Barents Sea climate to investigate the vulnerability of this region to climate change. The regional climate model REMO simulated the climate change of the Barents Sea Region between 1961 and 2100 (Control and Climate Change run, CCC-Run). REMO on ~50 km horizontal resolution was driven by the transient ECHAM4/OPYC3 IPCC SRES B2 scenario. The output of the CCC-Run was applied to drive the dynamic vegetation model LPJ-GUESS. The results of the vegetation model were used to repeat the CCC-Run with dynamic vegetation fields. The feedback effect of the modified vegetation on the climate change signal is investigated and discussed with focus on precipitation, temperature and snow cover. The effect of the offline coupled vegetation feedback run is much lower than the greenhouse gas effect