Das Institut für Physik der Atmosphäre

Vom Boden bis in die Thermosphäre
Blick durch alle Schichten der Erdatmosphäre, einschließlich der Polarlichter, vom Forschungsflugzeug HALO aus während eines Fluges in der Arktis.

Das Institut für Physik der Atmosphäre (IPA) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) erforscht die Physik und die Chemie der globalen Atmosphäre vom Boden bis in 120 Kilometern Höhe. Es wurde am 1. Juli 1962 gegründet und besteht aus etwa 240 Mitarbeitenden (Stand April 2024).

Wissenschaft leben - Arbeiten am Institut für Physik der Atmosphäre

Wissenschaft leben - Arbeiten am Institut für Physik der Atmosphäre

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Wissenschaft leben - Arbeiten am Institut für Physik der Atmosphäre

Exzellenz in Theorie und Praxis

Das DLR-Institut für Physik der Atmosphäre (IPA) erforscht die Physik und die Chemie der globalen Atmosphäre vom Boden bis in ca. 110 km Höhe. Das Institut bearbeitet für das DLR relevante Fragen mit Atmosphärenbezug in den Forschungsprogrammen Luftfahrt, Raumfahrt, Verkehr und Energie. Dazu deckt das Institut ein breites Methodenspektrum aus Sensorentwicklung, Beobachtungen auf unterschiedlichen räumlichen Skalen (lokal bis global) und von verschiedenen Trägern (Flugzeug, Satellit), Analyse, Theoriebildung sowie numerische Modellierung ab, setzt in vielen Anwendungsgebieten vermehrt Methoden der künstlichen Intelligenz ein und erschließt das Potential des Quantencomputings für die Atmosphärenforschung. Ziel dieser Arbeiten ist, neben dem Erzielen exzellenter und international wettbewerbsfähiger Forschungsergebnisse und Technologieentwicklungen, der Wissensaustausch mit öffentlichen Stakeholdern wie der Bundesregierung und Behörden, sowie mit internationalen Organisationen wie den Vereinten Nationen oder der WMO. Ebenso zielen die Arbeiten des Institutes auf den Technologietransfer in die deutsche bzw. europäische Wirtschaft, um zu deren Wettbewerbsfähigkeit beizutragen. Damit ist das IPA kompetenter Ansprechpartner zu allen Fragen mit Atmosphärenbezug für DLR, Gesellschaft, Wirtschaft und öffentliche Stakeholder.

Zentrale Forschungsthemen

  • Dynamik der Atmosphäre
  • Klimarelevante Spurengase
  • Atmosphärisches Aerosol
  • Physik der Wolken
  • Atmosphäre und (Luft-)verkehr
  • Mittlere Atmosphäre

Diese Themen werden von sechs Abteilungen umfassend und in vielen Projekten und Vorhaben federführend studiert. Die internationale und interdisziplinäre Vernetzung innerhalb des Hauses, mit anderen DLR Instituten und weltweiten Forschergruppen bildet die Grundlage der erfolgreichen Arbeiten am Institut.

Abteilungen

Erdsystemmodellierung für Luftfahrt, Raumfahrt, Verkehr und Energie (ESM)

Die Abteilung "Erdsystem-Modellierung" erforscht die Bewegung und chemische Zusammensetzung von atmosphärischen Luftmassen, sowie die damit verbundenen Energie- und Massenströme mit Hilfe numerischer Simulationsverfahren und geeigneter Beobachtungsdaten. Die Abteilung hat derzeit drei Hauptarbeitsgebiete: Klima- und Prozessmodellierung sowie die Administration der elektronischen Informationsverarbeitung.

Erdsystemmodell-Evaluierung und -Analyse (EVA)

Die Abteilung Erdsystemmodell-Evaluierung und -Analyse hat drei Forschungsschwerpunkte: die Entwicklung und Anwendung von maschinellen Lernverfahren (ML) in Kombination mit Erdbeobachtungsdaten zur Verbesserung von Erdsystemmodellen, die Entwicklung des Earth System Model Evaluation Tool (ESMValTool), das die Evaluierung von Erdsystemmodellen anhand von Erdbeobachtungsdaten maßgeblich prägt und vorantreibt, und die Erforschung und Erprobung der Zukunftstechnologie Quantencomputing mit Anwendungsschwerpunkt auf die Erdsystemmodellierung.

Atmosphärische Spurenstoffe (ATS)

Spurengase und Aerosole bestimmen die Physik und Chemie der Atmosphäre über homogene und heterogene chemische Reaktionen, Phasenänderungen und Wechselwirkung mit Strahlung. Die Arbeiten der Abteilung zielen darauf ab, die Verteilung von Spurenstoffen in der Atmosphäre, von der Troposphäre bis zur Mesosphäre, zu bestimmen und die dafür maßgeblichen Prozesse zu verstehen.

Wolkenphysik (WOL)

Trotz ihrer Relevanz für das Klima sind einige physikalische Prozesse in Wolken und ihre Effekte auf die Zusammensetzung der Atmosphäre und den Strahlungshaushalt bislang unzureichend verstanden. Die genaue Charakterisierung von Wolken hilft, Unsicherheiten in der Wetter- und Klimavorhersage zu reduzieren.

Angewandte Meteorologie (MET)

Die Abteilung forscht an Gewittern, Wirbelschleppen, Lärm, Windenergie, Schwerewellen und Turbulenz. Einerseits geht es darum, die entsprechenden dynamischen Prozesse in der Grenzschicht und der oberen Atmosphäre zu verstehen und vorherzusagen. Andererseits werden für Luftfahrt und Windenergie maßgeschneiderte Analyse- und Vorhersageprodukte bis zur Anwendungsreife entwickelt.

Lidar (LID)

Die Lidarabteilung entwickelt bodengestützte, flugzeuggetragene und im Weltraum operierende Lidarsysteme und betreibt sie zur aktiven Fernerkundung wichtiger meteorologischer Parameter und atmosphärischer Spurengase, die der Erforschung des Wetters und des Klimas dienen.

Kontakt

Prof. Dr. Markus Rapp

Institutsdirektor
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Physik der Atmosphäre
Münchener Straße 20, 82234 Weßling