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Wolkenforschung für bessere Wetter- und Klimamodelle

 

Wolken erscheinen uns als große Gebilde, bestehen aber aus unzähligen Wassertröpfchen und Eispartikeln verschiedenster Größe und Form. Mit elf Millionen Euro fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) das Forschungsprojekt „Wolken- und Niederschlagsprozesse im Klimasystem – HD(CP)2“, an dem auch das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) beteiligt ist. Das Projekt untersucht die räumliche Struktur von Wolken sowie deren Partikelzusammensetzung. Ziele sind ein genaues Verständnis der Wolken- und Niederschlagsbildung und damit eine deutliche Verbesserung von Wetter- und Klimamodellen. Das Kürzel HD(CP)2 steht für „High Definition Clouds & Precipitation in Climate Prediction“. Insgesamt sind an dem Projekt 120 Forscher aus 17 Instituten beteiligt. Die zugehörige Messkampagne mit dem optimistischen Namen „HOPE“ findet von April bis Juli 2013 in einem etwa zehn mal zehn Quadratkilometer großen Gebiet um das Helmholtz-Zentrum Jülich statt. Fernerkundungsinstrumente erfassen dort die räumlichen Temperatur-, Feuchte- und Wolkenfelder bis in etwa zehn Kilometern Höhe mit schwenkbaren Lidar- und Radargeräten und einer Vielzahl von Bodensensoren für Temperatur, Feuchte und solare Einstrahlung. Mehr als 20 solcher Fernerkundungsgeräte sind koordiniert und zumeist rund um die Uhr im Einsatz, um möglichst viele Wettersituationen einzufangen. Damit ergibt sich das bisher vollständigste Bild des Entstehens und der Entwicklung von Wolken. Aufstiege von insgesamt 300 Wettersonden ergänzen die aufwändigen bodengebundenen Messungen.

Das Forschungszentrum Jülich ist Gastgeber für die beteiligten Institute der Universitäten zu Köln, Bonn, Hohenheim, Berlin, Leipzig, München, des Max-Planck-Instituts für Meteorologie in Hamburg, des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung in Leipzig. Weitere nationale und internationale Partner kommen kontinuierlich hinzu, sie ergänzen und verfeinern die experimentelle Erfassung des komplexen Wolkensystems. Die Messungen werden begleitet von Wetter- und Klimaberechnungen der neuesten Modellgenerationen auf den schnellsten zur Verfügung stehenden Hochleistungsrechnern Deutschlands. Die umfangreichen Daten von HOPE dienen als Messlatte für die Genauigkeit der Modelle. Der Vergleich zwischen Modell und Wirklichkeit wird entscheidende Impulse zur Modellverbesserung liefern. HOPE ist auch ein Prototyp für zukünftige europäisch vernetzte Messfelder zur Wetter- und Klimaerfassung. Ein Expertenteam aus Bonn, Hamburg, Hohenheim, Karlsruhe und Leipzig leitet das Projekt. Das Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Bereich Troposphärenforschung (IMK-TRO) des KIT setzt sein Instrumentarium zur Beobachtung der Atmosphäre ein: den „KITcube“, der unter anderem über Lidar- und Radargeräte sowie Wettersonden verfügt. Die Wissenschaftler des IMK-TRO werden so die gesamte Prozesskette von der Verdunstung am Boden über die zeitliche Entwicklung und räumliche Verteilung der Feuchte in der Atmosphäre bis hin zur Wolken- und Niederschlagsbildung erfassen.



Der KITcube des IMK-TRO ist in der Wetter- und Klimaforschung eines der modernsten Instrumentarien in Europa zur messtechnischen Erfassung meteorologischer Prozesse (Foto: Nele Ziegler, KIT).

Weitere Informationen:

Über das Messprogramm HOPE:     http://hdcp2.zmaw.de/HOPE.2306.0.html

Über das Forschungsvorhaben HD(CP)2:   http://hdcp2.zmaw.de/

Über den KITcube des IMK-TRO:    http://www.imk-tro.kit.edu/4635.php