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Der Transport von Mineralstaub und die Wechselwirkung zwischen Strahlung und Dynamik - eine Modellstudie über Westafrika im Juni 2006

Der Transport von Mineralstaub und die Wechselwirkung zwischen Strahlung und Dynamik - eine Modellstudie über Westafrika im Juni 2006
Research Topic:Modellierung von Wüstenaerosolen
type:Diplomarbeit
time:3/2010
tutor:

Jones, S.

person in charge:

Schmidberger, Manuel

links:Full text (PDF)

Die Emission von Mineralstaub in die Atmosphäre wird seit einiger Zeit mit großem wissenschaftlichen Interesse verfolgt. Nur sehr wenige numerische Modelle sind in der Lage, die Emission, den Transport und die Deposition von Mineralstaubpartikeln akzeptabel wiederzugeben. Neben Meersalz ist Mineralstaub massenmäßig das bedeutendste Aerosol in der Atmosphäre (Seinfeld und Pandis, 1998).

Nach der Emission haben die Partikel eine mittlere Verweildauer von etwa 3-7 Tagen in der Atmosphäre (Zender et. al, 2004). In dieser relativ langen Zeit können sie über weite Strecken transportiert werden.
Während des Transports ändern sich mit zunehmender Entfernung vom Quellgebiet die optischen Eigenschaften der Staubschicht. Von großem Interesse ist der Einfluss der Mineralstaubpartikel auf die dynamischen und thermodynamischen Prozesse der Atmosphäre. Dabei spielen der direkte, der semi-direkte und der indirekte Aerosoleffekt eine entscheidende Rolle. Diese Effekte nehmen durch Modifikation der Strahlungsflüsse, der Feuchte und der Wolkenbedeckung Einfluss auf die Strahlungsbilanz am Erdboden und rufen Temperaturunterschiede hervor. Inhomogenitäten der Temperatur können thermische Zirkulationen hervorrufen. In einem so komplexen großräumigen Zirkulationsmuster, wie es über dem nordafrikanischen Kontinent zu finden ist, können diese mineralstaubinduzierten Wechselwirkungen eine große Rolle in der weiteren Entwicklung der physikalischen Prozesse stromab spielen.

In dieser Arbeit wird ein Staubereignis, welches sich am 9. Juni 2006 in der Bodélé Depression im Tschad ereignet hat, untersucht. Dieser Staubausbruch wird mit dem Modellsystem COSMO-ART simuliert. Das Ziel dieser Arbeit ist es, einen Beitrag zum besseren Verständnis des Einflusses der aerosolinduzierten Wechselwirkung zwischen Strahlung und Dynamik auf die Emission und den Transport von Mineralstaubpartikel zu leisten. Des Weiteren soll die horizontale und vertikale Ausbreitung des Staubes nach seiner Emission quantifiziert werden. Dabei werden zwei unterschiedliche Modellsimulationen des Modellsystems COSMO-ART zur Auswertung herangezogen.