DLR - Earth Observation Center - Projekte: Atmosphäre

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Anwendungen und Projekte: Atmosphäre

Nach der gegenwärtigen Planung der Weltraumagenturen und Satellitenbetreiber werden in den nächsten zwei Dekaden mehr als 100 satellitenbasierte Instrumente eine Fülle von Daten aus der Erdatmosphäre, von Bodennähe bis an die Grenze zum Weltraum, liefern. Das Spektrum reicht von der Erfassung von Spurengasen und Aerosolen über Wolken, Niederschlag und Strahlung bis hin zur globalen Messung von Temperatur und Wind. Parallel werden leistungsfähige Datenübertragungs- und Datenanalysesysteme aufgebaut, um diese Daten nahezu in Echtzeit, in einem standardisierten Format weltweit verfügbar und nutzbar zu machen.

e-shape : EuroGeo Showcases: Application powered by Europe (05/2019 – 05/2023)

Die e-shape-Initiative, die acht der 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals, SDGs) der Vereinten Nationen (UN) unterstützt, zielt darauf ab, von einem datengetriebenen zu einem nutzerorientierten Ansatz überzugehen, indem sie das Wissen aus jahrzehntelangen öffentlichen Investitionen im Bereich der Erdbeobachtung (EO) und des Cloud-Computing sammelt. Mit 32 Projektpiloten, die sich auf sieben Themenfelder verteilen und die bedarfsgerecht erweitert werden, verfolgt e-shape das Ziel, EO-Dienste für Entscheidungsträger, Bürger, Industrie und Forschung bereitzustellen.

LISA (02/2021 – heute)

Für ein besseres Verständnis des Klimawandels ist es von grundlegender Bedeutung, wie gut wir den allgemeinen Zustand (Dynamik und Chemie) in der Atmosphäre verstehen. Aeolus-Windmessungen ermöglichen erstmals die Ableitung von atmosphärischen Wellenstrukturen auf verschiedenen zeitlichen und räumlichen Skalen und Windgradienten insbesondere über den Ozeanen, wo es Windmessungen bislang nur vereinzelt gibt.

	MABAK (01/2020 – 12/2024) Innovative Methoden zur Analyse und Bewertung von Veränderungen der Atmosphäre und des Klimasystems - Raumfahrt gestützte Beobachtungen von Spurengasen, Partikeln und Wolken in Kombination mit Flugzeugmessungen und einem Erdsystemmodell. Im DFD werden statistische Untersuchungen von Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen mit Satelliten- und Modelldaten durchgeführt.
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WAVE (01/2019 – 11/2022)

Der Klimawandel führt nach heutigem Kenntnisstand zu räumlich unterschiedlichen Temperaturänderungen. So ist in hohen Breiten eine stärkere Temperaturerhöhung zu beobachten als in niedrigen. Dies beeinflusst unmittelbar die großräumigen atmosphärischen Strömungsmuster, sogenannte planetare Wellen, mit entsprechenden Folgen für die Großwetterlage in unseren geografischen Breiten. Großwetterlagen ihrerseits steuern wesentlich das Auftreten und die Ausprägung extremer Kälte und Hitzeperioden sowie Dürre und extreme Niederschlagsereignisse. Das gegenwärtige Wissen über die tatsächliche Auswirkung des Klimawandels auf die Dynamik der Atmosphäre ist bislang jedoch noch nicht gut entwickelt; längerfristige Prognosen sind daher ungenau.

ESA Aerosol_cci+ (3/2019 – 3/2022)

Im Rahmen der ESA Climate Change Initiative (CCI) arbeitet das Projekt in Fortführung der zwei Aerosol_cci-Projekte seit 2010 an der weiteren Verbesserung und Evaluierung von Retrieval-Algorithmen für Aerosoleigenschaften von Sensoren der „Dual-view“ Linie gearbeitet (ATSR-2, AATSR, SLSTR auf Sentinel-3). Das DFD hat die wissenschaftliche Leitung und führt die unabhängige Validierung von Testdatensätzen durch.

	Copernicus Atmosphere Monitoring Service – Nutzerunterstützung (CAMS-94)(01/2019 - 06/2021) Das Projekt CAMS-94 im Copernicus Atmosphere Monitoring Service unter Leitung des DFD führt die systematische Sammlung und Auswertung von Nutzeranforderungen in einer Datenbank durch und veranstaltet jährlich zwei Nutzertreffen in verschiedenen EU-Mitgliedsstaaten.
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Copernicus Climate Change Service (C3S) – Satellitenbasierte Klimazeitreihen zur atmosphärischen Zusammensetzung (C3S_312b_Lot2) (10/2018 - 06/2021)

Das Projekt führt unter Leitung des DFD im Rahmen des Copernicus Climate Change Service (C3S) die regelmäßige Erweiterung von satellitenbasierten Climate Data Records der Essential Climate Variables zur atmosphärischen Zusammensetzung (Ozone, Aerosole, Treibhausgase) durch und unterstützt Nutzer mit Expertenfachwissen.

	OASIS (07/2017 – fortlaufend) Aufbau eines kompakten Messsystems mit hochempfindlichen Spektrometern und Infrarotkameras zur Beobachtung des OH-Nachtleuchtens am weltbekannten Paranal Observatorium in Chile. Ein Beitrag u.a. zur Früherkennung von Tsunamis durch Detektion von Infraschall in der Mesopausenregion.
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FIDUCEO (03/2015 – 08/2019)

Das Horizon2020-Projekt FIDUCEO (Fidelity and Uncertainty in Climate data records from Earth Observations) entwickelte Standards für die Quantifizierung von Unsicherheiten in satellitenbasierten Erdbeobachtungsdaten und demonstriert diese an ausgewählten Beispielen. Das DFD führte ein Anwendungsbeispiel zum Aerosolretrieval (Aerosol optische Dicke) aus AVHRR-Daten durch.

Umweltforschungsstation Schneefernerhaus UFS (seit 1999)

Die Umweltforschungsstation Schneefernerhaus (2.650m ü.d.M.), auf der Zugspitze ist ein international vernetztes Kompetenzzentrum für Höhen-, Klima- und Umweltforschung und ausgerichtet auf Fragestellungen mit den Zielrichtungen Entwicklung, Demonstration und Betrieb innovativer Technologien für Klima- und Atmosphärenbeobachtung, Qualitätssicherung satellitenbasierter Daten- und Informationsprodukte, Analysen zum Prozessverständnis des Klimasystems, Umwelt- und Höhenmedizin, Früherkennung von Naturgefahren, Umweltradioaktivität und kosmischer Strahlung. Die UFS hat den Status einer Globalstation im Global Atmosphere Watch-Programm der WMO. Darüber hinaus ist sie Teil des NDACC-Programms und ist mit dem am DFD angesiedelten ICSU/WMO-Weltdatenzentrum für Fernerkundung der Atmosphäre (WDC-RSAT) vernetzt.

Stadtklima im Wandel - 3DO (06/2016 – 05/2019)

06/2016 – 05/2019
Ziel ist die Entwicklung eines innovativen Stadtklimamodells, das in der Lage sein soll, für Städte der Größe von Stuttgart bis Berlin mikroskalige atmosphärische Prozesse auf Gebäudeebene aufzulösen, d.h. mit Gitterweiten von weniger als 10 m zu arbeiten. Damit können fachübergreifende Analysen durchgeführt und Maßnahmen zur Sicherung und Verbesserung des Stadtklimas oder der Luftreinhaltung geplant werden.

	VoCaS-ALP (05/2016 – 09/2021) Vollständige Charakterisierung von Schwerewellen über dem Alpenraum: ein Beitrag zur Verbesserung der regionalen Klimamodellierung
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	JOSEFINA (2016 – 2019) Joint Bavarian Slovenian Endeavor for Innovative Air Quality Analysis Ziel ist die erstmalige Erstellung einer flächendeckenden Feinstaubkartierung für Bayern aus historischen und neuen Satellitendaten verschiedener Missionen von 1999 bis heute.
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	KliSAW (01/2015 – 12/2019) Klimarelevanz von atmosphärischen Spurengasen, Aerosolen und Wolken: Auf dem Weg zu EarthCARE und MERLIN
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	Alpen-DAZ (08/2014 – 09/2017) Ausweitung des UFS-Datenanalysezentrums (UFS-DAZ) auf andere alpine Observatorien / Einrichtungen mit dem Ziel der Schaffung eines „Virtuellen Alpenobservatoriums“
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	LUDWIG (08/2014 – 09/2017) Länderübergreifende Untersuchung der Dynamik von atmosphärischen Wellen im Gebirge. Ein Beitrag zur Charakterisierung von Schwerewellen im Alpenraum durch Beobachtung der Wellen im OH Nachtleuchten.
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obsAIRve Your Business (2014 – 2015)

Laut einer Studie der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sterben allein in Europa ca. 600.000 Personen pro Jahr frühzeitig an den Folgen von schlechter Luftqualität. Viele Städte in Deutschland versuchen schon seit Jahren, die EU-Grenzwerte mit neuen und innovativen Mitteln einzuhalten. Die obsAIRveYourBusiness App präsentiert auf intelligente und leicht verständliche Weise Informationen über die Luftqualität in der Region Augsburg.

DNICast (10/2013 - 9/2017)

Der effiziente Betrieb von konzentrierenden Solartechnologien benötigt genaue Vorhersagen der Einstrahlung in den kommenden Minuten bis Stunden. DNICast wird sich insbesondere mit dem Nowcasting der Wolken, des Aerosols und der Einstrahlung in der kommenden Stunde beschäftigen. Im DFD werden wir unsere bisher für die kommenden 24-48 Stunden optimierten Vorhersageverfahren um die Nowcasting-Komponente erweitern.

OrPHEuS (2013 - 2016)

Hybride Energie-Netze aus thermischen, Gas- und Stromversorgungsnetzen werden im Rahmen der Energiewende bedeutender. Die Steuerung benötigt zusätzliche Informationen, es werden zunehmend Smart Grid-Methoden untersucht und eingesetzt. Orpheus (Optimizing Hybrid Energy Grids for Smart Cities) beschäftigt sich mit solchen Kontrollstrategien – wir sind als Energie-Meteorologen zur Untersuchung der Testgebiete in Ulm(D) und Schweden beteiligt. Außerdem nutzen wir unsere Messungen in Demmin um die Sub-Pixel-Variabilität in Satellitendaten und Wettervorhersagen zu quantifizieren.

PASODOBLE (2010 – 2013)

PASODOBLE - Das GMES Downstream Service Projekt zur Luftqualität - entwickelt lokale und regionale Dienste zur Luftqualität, um Informationen für die Öffentlichkeit, gefährdete Personen, Tourismus, Sport und Gesundheitsbehörden zu liefern. PASODOBLE stellt zudem Informationen und Beratungsdienste als Grundlage politischer Entscheidungen für lokale und regionale Behörden bereit.

Aerosol CCI (7/2010 - 7/2016)

Das ESA Klima-Projekt aerosol_cci zielt auf die Erstellung konsistenter Prototyp-Algorithmen zur Erzeugung von Langzeit-Aerosoldatensätzen mehrerer europäischer Satelliteninstrumente. Das Projekt wird die Ergebnisse verschiedener Algorithmen genau analysieren und vergleichen. Auf dieser Basis werden Elemente von „Community“-Algorithmen und harmonisierten Retrievals ausgearbeitet. Unterschiedlichen Annahmen und Herangehensweisen für die Modellierung optischer Aerosoleigenschaften, die Behandlung der Bodenhelligkeit und ihrer Richtungsabhängigkeiten, die Wolkenmaskierung und eingesetzte Zusatzdaten werden dabei untersucht.

Dragon-3: Ostasiatischer Monsun und Luftqualität (2012 - 2016)

Dragon 3 ist ein zwischen ESA und dem chinesischen Ministerium für Wissenschaft und Technologie (MOST) vereinbartes Programm zur gemeinsamen Nutzung europäischer und chinesischer Fernerkundungsdaten mit dem Ziel der Vertiefung der beiderseitigen Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Erdbeobachtung. Es setzt die mittlerweile erfolgreich beendeten Programme Dragon 1 (2003-2008) und Dragon 2(2008-2012) fort. MF-ATP beteiligt sich an Dragon 3 mit dem Thema „Ostasiatischer Monsun und Luftqualität“.

MACC-II (11/2011 - 08/2014)

Das Projekt MACC-II (Monitoring Atmospheric Composition and Climate, Phase 2) behandelt in der Familie der GMES-Projekte (GMES = Global Monitoring for Environment and Security) Europas die Atmosphäre. Innerhalb MACC-II ist das DLR federführend für Dienste zu Solarstrahlung und die Schnittstelle zu Nutzern. Außerdem trägt das DLR zu satellitenbasierten Informationen über die stratosphärische Ozonchemie, Spurengase in der Troposphäre und Aerosole bei.

ENDORSE (1/2011 - 12/2013)

ENDORSE verfolgt den Aufbau von sogenannten ‚Downstream Services‘ für den Sektor der Erneuerbaren Energien im Global Monitoring for Environment and Security (GMES) Programm der Europäischen Union. Basierend auf den GMES-Services für Land, Atmosphäre und Sicherheit werden konkrete Anwendungen mit Nutzern aus den Bereichen Solarenergie, Windenergie, verteilte Stromnetze, Bioenergie und Tageslicht in Gebäuden entwickelt.

SO2-Monitoring und Vulkanbeobachtungen (EVOSS, SACS und SMASH) (2010 - 2013)

Vulkanausbrüche sind nicht nur eine große Gefahr für die lokale Bevölkerung, sondern können auch den Luftverkehr nachteilig beeinflussen. Die Eruptionswolken der Vulkane besitzen ein starkes Gefährdungspotenzial für die Triebwerke der Flugzeuge. Deshalb ist es für die Luftfahrt von großem Interesse, rechtzeitig über Vulkanausbrüche informiert zu werden, um bei Bedarf Flugrouten anzupassen.

	SatVal-A (10/2007 – 03/2011) Einrichtung einer nationalen Kontaktstelle für die Koordination von Validierungsaktivitäten für satellitenbasierte Messungen in der Atmosphäre (SatVal-A) als Element des Zentrums für Höhen- und Klimaforschung Schneefernerhaus
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SAMUM (2004 - 2010)

Die Sahara gilt als großes Reservoir für den Eintrag von Staub in die Atmosphäre wo ihn Luftströmungen sogar bis nach Amerika mitführen. Im Projekt SAMUM (Saharan Mineral Dust Experiment) soll die optische Wirksamkeit von Mineralstaub detailliert untersucht werden. Ein Team von 8 nationalen Instituten führt dazu in-situ Flugzeug- sowie Fernerkundungsmessungen durch, welche, verbunden mit Modellierungen, Aussagen über die räumliche Ausdehnung und den Transport solcher Staubschichten sowie deren physikalische und chemische Zusammensetzung zulassen.

	PROMOTE (1999 - ) PROtocol MOniToring for the GMES Service Element: Atmosphere Das internationale Konsortium im PROMOTE-Projekt bietet Endnutzern (Behörden, Öffentlichkeit) gezielte Informationsprodukte zum Zustand der Atmosphäre. Abgedeckt sind die Themen Luftqualität, solare Ultraviolettstrahlung, stratosphärisches Ozon und Treibhausgase.
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Helmholtz-Allianz "Planetenentwicklung und Leben" (...)

Die Helmholtz-Allianz versucht in einem interdisziplinären Ansatz die Zusammenhänge zwischen Entwicklung eines Planeten und Evolution von Leben zu ergründen. Dabei wird der gesamte Planet, von seinen äußeren Hüllen wie Magnetosphäre und Atmosphäre bis in seinen Kern in die Untersuchungen mit einbezogen. Ausgehend von der Erde sollen auch andere Körper unseres Sonnensystems betrachtet werden, beispielsweise die erdähnlichen Planeten Venus und Mars. Gegenstand der Untersuchungen sind aber auch Monde, auf denen Leben nach heutiger Kenntnis zumindest theoretisch möglich wäre. In einem weitgespannten Bogen können die verwendeten Ansätze sogar extrasolare Planeten mit einbeziehen.

Atmosphären- Anwendungen (0,03 MB)

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