Als Aerosole werden feste und flüssige Partikel in der Luft mit Durchmessern von 0.001 bis 100 Mikrometern bezeichnet. Die Verweilzeit dieser Partikel in der Troposphäre ist mit wenigen Tagen bis Wochen vergleichsweise kurz, so daß ihre globale Verteilung starke Variationen aufweist. Aerosole haben einen deutlichen direkten Einfluß auf die Strahlungsbilanz der Erde durch ihre Eigenschaft, einen Teil des Sonnenlichts in den Weltraum zurückzureflektieren. Ein Teil der Aerosolpartikel mit dunkler Oberfläche (z.B. Ruß) kann aber auch sichtbares Licht absorbieren und als Wärme in der unteren Atmosphäre speichern. Außerdem wirken Aerosole indirekt durch ihre Rolle als Kondensationskeime für die Tröpfchenbildung. Je nach Partikeleigenschaften können sie daher die Wolkenbildung und die Eigenschaften der Wolken (Helligkeit, Lebensdauer) beeinflussen. Außerdem können sie so regional den Wasserkreislauf beeinflussen.
Das Wissen über die globale Aerosolverteilung, ihre Zusammensetzung und die Klimawirkung ist derzeit noch sehr unvollständig. Am DFD werden eingebettet in die ESA Climate Change Initiative (CCI) und den Copernicus Climate Change Service (C3S) der EU neue Retrievalverfahren für die Fernerkundung von Aerosolen und ihren Eigenschaften entwickelt, durch Vergleich mit Bodenmessungen validiert und für die Assimilation in Atmosphärenmodelle aufbereitet. Dabei werden Daten verschiedener Sensoren mit komplementär sich ergänzendem Informationsgehalt für die Beobachtung der Aerosol-optischen Dicke (AOD, ein Maß für die optisch wirksame Gesamtmenge der Aerosole) und eine Beschreibung ihrer Zusammensetzung aus verschiedenen Partikelgruppen (Feinemoden-Partikel wie Sulfat und Ruß, Wüstenstaub, Seesalz) ausgewertet. Unterschiedliche Algorithmen werden auf einzelne Sensoren oder synergistisch auf Kombinationen mehrerer Instrumente angewendet und dabei stringente Fehlerfortpflanzungsrechnungen durchgeführt; zusätzlich werden Maschine-Learning-Methoden und Ensembleverfahren entwickelt. Daraus können dann konsistente Klimazeitreihen verschiedener Aerosolkomponenten seit 1995 abgeleitet werden.
Die Abbildung zeigt für Juni 2003 globale Karten der Ensembleprodukte von Gesamt-AOD SLSTR, Feinmode-AOD (SLSTR; engl. Fine Mode, FMAOD) und Mineralstaub-AOD (IASI; engl. „dust“, DAOD).
Hier wird eine mehrjährige Zeitserie von Gesamt-AOD (schwarz), Feinmoden-AOD (blau) und Mineralstaub-AOD (braun) zusammen mit Meersalz-AOD (engl. „sea salt“ SSAOD; aus dem CAMS-Modell, grün) gezeigt.
Die verschiedenen Zeitserien sind miteinander konsistent, was daran abgelesen werden kann, dass die Summe der Einzelanteile FMAOD+DAOD+SSAOD (lila) mit der unabhängig gemessenen Gesamt-AOD innerhalb des Fehlerbereichs (grau schattiert) übereinstimmt.
