IMK-ASF Arbeitsgruppe “Globale Modellierung” Bericht über laufende Arbeiten (WS 2005/2006)

1. IMK-ASF Arbeitsgruppe “Globale Modellierung” Bericht über laufende Arbeiten (WS 2005/2006) Mitglieder der Gruppe Ole Kirner Wolfgang Kouker Thomas Reddmann Roland Ruhnke Roland Uhl Michael Wiehle

2. IMK-ASF Arbeitsgruppe “Globale Modellierung” • Wissenschaftliches Interesse • Spurengasbudgets in der Stratosphäre (z.B. NOy Partitioning, Chloraktivierung und –deaktivierung, Ozonchemie) • Variabilitäten und Trends atmosphärischer Spurengase • Stratosphären-Troposphärenaustausch

3. IMK-ASF Arbeitsgruppe “Globale Modellierung” Projekte – laufende Arbeiten PEP – Trends und Variabilitäten langlebiger Spurengase SCOUT-O3 – Stratosphere-Climate links with Emphasis on the UTLS CAWSES – Middle Atmosphere NOx variations and solar UV variability Simulationen stratosphärischer Prozesse mit ECHAM/MESSy Tropopausenanalyse

4. PEP/SCOUT-O3/CAWSES • Größere Änderungen in KASIMA seit April 2005 • Berechnung der Chemie nun bis 90 km (statt 70 km) • Fast-J2 als Online-Photolysemodul mit Lyman-Alpha-Erweiterung für O2, CH4, H2O und CO2 • Add-On für Ion-Cluster Chemie für N2O5 + H+(H2O) -> 2 HNO3 nach deZafra und Smyshlayaev (J. Geophys. Res., 2001) • Zeitlichen Entwicklung der Quellgase (CO2, CH4, N2O, FCKW) gemäß UNEP/WMO 2002 und einer HALOE-Klimatologie für H2O und Berücksichtigung der Randwerte innerhalb der gesamten Troposphäre • (Geschwindigkeitskonstanten für Gasphasenreaktionen von „JPL’05 for use in WMO Ozone Assessment – Not for General Distribution“ statt JPL’02 wurden getestet, aber aufgrund noch ausstehender Empfehlungen für die photochemischen und heterogenen Reaktionen momentan nicht weiter verwendet)

5. PEP/SCOUT-O3/CAWSES

6. PEP/SCOUT-O3/CAWSES

7. PEP/SCOUT-O3/CAWSES CO-Volumenmischungsverhältnis MIPAS-ENVISAT KASIMA (gemittelt über Zeitraum 20.-28.09.02) (27.09.02 / ohne CO2 / ohne Lyman alpha)

8. PEP/SCOUT-O3/CAWSES CO-Volumenmischungsverhältnis MIPAS-ENVISAT KASIMA (gemittelt über Zeitraum 20.-28.09.02) (27.09.02 / mit CO2 / mit Lyman alpha)

9. CAWSES Untersuchungen zum Einfluß vom erhöhtem NOx durch Solare Protonen Ereignisse und geomagnetische Stürme auf die stratosphärische Chemie Zeitreihe des NOx-Mischungsverhältnis 80° Süd 80° Nord

10. Untersuchungen zum Einfluß vom erhöhtem NOx durch Solare Protonen Ereignisse und geomagnetische Stürme auf die stratosphärische Chemiewird das Thema beim ersten themenorientierten Mitarbeiterseminaram 18.11.2005sein. Als Redner stehen zur Verfügung G. Stiller und Th. Reddmann Jede/Jeder die/der an diesem Thema interessiert ist (und die/der vielleicht sogar selbst die eine oder andere Folie für die Diskussion vorbereiten kann) ist herzlich eingeladen

11. ECHAM/MESSy ECHAM/MESSy-Simulationen Bislang durchgeführte Studien: Untersuchung des Einflusses der Auflösung auf die Modellergebnisse (T31L9, T42L39 und T63L39) [Seminarvortrag von O. Kirner am 18.03.05] Anpassung der Randbedingungen der troposphärischen Quellgase gemäß UNEP/WMO 2002 Momentane Arbeiten: Einfluß des Nudgings meteorologischer Analysen auf die Modellergebnisse

12. ECHAM/MESSy ECHAM/MESSy-Simulationen Einfluß des Nudgings meteorologischer Analysen auf die Modellergebnisse UngenudgedGenudged Temperatur „Südpol“ ClOx „Südpol“

13. ECHAM/MESSy ECHAM/MESSy-Simulationen Einfluß des Nudgings meteorologischer Analysen auf die Modellergebnisse Zeitreihe O3 in 54 hPa zonales Mittel O3 (01.09.) Ungenudged Genudged

14. Tropopausenanalyse Berechnung des Massenflusses durch die Tropopause • Methode: • Triangulation des Raumes in Tetraeder und von Flächen in Dreiecke eine quantitativ belastbare Diagnose komplexer Oberflächen • Tropopause (TP), definiert durch die lokal niedriger liegende Fläche der 3 PVU Fläche der Ertelschen Potentiellen Vorticity (EPV) oder der 380 K potentiellen Temperatur (theta). • Da die Bestimmung hier besonders von Gradienten von EPV (theta) durch die Triangulationsmethode innerhalb von Tetraedern eindeutig und numerisch konsistent zum hierin befindlichen Dreieckselement der Tropopause ist, lassen sich Massenflüsse hiermit, sowie mit der Produktion von EPV (theta) und der Größe des Dreiecksstückes durch die TP bestimmen. => Validierung der Methode anhand von Vergleichen mit veröffentlichen Fallstudien

15. Tropopausenanalyse (Vorläufige) Klimatologie der Massenflüsse(1990-1994 / T106 / 750 m vert. Gitterabstand / Datenausgabe alle 12 h) Zeit-Breitenschnitt des zonal gemittelten Massenflusses (kg/m2/d) durch die Tropopause Der Massenfluß bestätigt die Ergebnisse von James et al. (2003) mit maximalen Werten in den nordhemisphärischen Sommermonaten. Der Massenfluss wird im allgemeinen der Monsuntätigkeit in Südostasien zugeordnet, was sich in dieser Studie nicht bestätigt: Farbskala von -200 (blau) bis + 200 (rot) kg pro m² pro Tag

16. Tropopausenanalyse (Vorläufige) Klimatologie der Massenflüsse(1990-1994 / T106 / 750 m vert. Gitterabstand / Datenausgabe alle 12 h) Massenfluß durch die Tropopause gemittelt über die 5 Jahre und die Monate Juni-August. Überraschenderweise ist das stärkste Aufsteigen über Südamerika und dem tropischen Atlantik, wo die innertropische Konvergenzzone (ITC) eine große Konstanz hat, was auch diese Simulation durch Analyse der Strömung bestätigt Farbskala von -400 (blau) bis + 400 (rot) kg pro m² pro Tag

17. Tropopausenanalyse Berechnung des Massenflusses durch die Tropopause Weitere Ergebnisse im Mitarbeiterseminarvortrag von Wolfgang Kouker am 11.11.05