Team: Aerosole und Strahlung

Jährliche Summe der direkten normalen Einstrahlung für das Jahr 2002 . Solarpark © BMU / Bernd Müller .

Es werden Methoden und Produkte zu Aerosolpartikeln in der Atmosphäre und Solarstrahlung entwickelt, evaluiert und für Anwendungen zu Fragestellungen von Luftqualität, Gesundheit, erneuerbaren Energien und Klima demonstriert. Der Schwerpunkt liegt auf der Nutzung von Synergien aus Satellitenretrieval und Modellierung und der Beobachtung und Berücksichtigung von atmosphärischem Ruß und Mineralstaub.

Auf dem Gebiet der satellitenbasierten Aerosolfernerkundung wurden zwei neue Verfahren entwickelt. SYNAER nutzt die komplementäre Information von zwei Sensoren auf einer Plattform zur Bestimmung der Aerosolkomposition aus Sekundäraerosolen, Seesalz, Ruß und Mineralstaub. Der bi-temporale Staubindex ermöglicht mit geostationären Daten von MSG-SEVIRI die Erkennung von Staubausbrüchen auch über der hellen Wüste.

Langzeitserien und Nahe-Echtzeit-Daten dieser neuen Verfahren werden in Atmosphärenmodelle mit innovativen Methoden der Datenassimilation integriert und ermöglichen so eine flächendeckende Beobachtung und Vorhersage der Aerosolverteilung. Eine wesentliche Komponente für die Datenassimilation ist die detaillierte Untersuchung des Informationsgehaltes der Satellitendaten und damit die mathematisch konsistente Formulierung der Kovarianzen für Mess- und Modellfehler.

Dieselben Aerosoldaten bilden gemeinsam mit Satellitenbeobachtungen von Wolkenbedeckung, Wasserdampfsäule, Ozongehalt und Schneebedeckung die Grundlage für eine genaue Beschreibung der Solarstrahlung am Erdboden für photovoltaische und solarthermische Anlagen. Neue Entwicklungen zielen zusätzlich zur historischen Kartierung der Solarstrahlung auf deren Vorhersage für die nächsten Stunden und Tage, wie sie für Anlagenüberwachung, Kraftwerkssteuerung und Netzintegration benötigt werden. Dazu werden verbesserte Vorhersagedaten für Aerosole (z. B. Optimierung der Staubmobilisation in Aerosolmodellen) und Bewölkung (z. B. Kurzfristprognose der Wolkenbewegung aus geostationären Satelliten) entwickelt.

Feinstaub in Riyad

Neben diesen Anwendungen auf erneuerbare Energien werden die Aerosoldaten eingesetzt zur Untersuchung der Überschreitung der Luftqualitäts-Grenzwerte, zur Analyse der Beziehung zwischen Atemwegserkrankungen und Feinstaubgehalt sowie zur flächenhaften Erforschung der Wechselwirkung zwischen Aerosolen, Wolken und Niederschlag. Bodennahe Feinstaubkonzentrationen werden dafür aus der satellitenbasierten Bestimmung von Aerosolgehalt und -komposition zusammen mit Modelldaten der Vertikalschichtung von Aerosolen abgeleitet. Die Wechselwirkung von Aerosolpartikeln mit Wolken und Niederschlag wird an Hand von mehrjährigen Zeitreihen von Satellitenbeobachtungen dieser Variablen studiert. Weitere Anwendungen nutzen die Aerosol- und Wolkeninformation zur Korrektur von Satellitenbeobachtungen der Landoberfläche (Atmosphärenkorrektur) sowie zur quantitativen Erfassung der photosynthetisch aktiven Einstrahlung für die Modellierung von Biomasse und Kohlenstoffkreislauf.

Mineralstaub Optische Dicke bei 0.5 Mikrometer vom 11. - 14.10.2008

Mineralstaub am 11.10.2008	Mineralstaub am 12.10.2008
Mineralstaub am 13.10.2008	Mineralstaub am 14.10.2008