Aerosol-Wolken Wechselwirkungen und ihre Auswirkungen auf den Wasserkreislauf

Kurzfassung

Aerosole bilden Kondensationskeime für Wolken. Eine Veränderung der atmosphärischen Aerosolbelastung sowie der Aerosoleigenschaften wirkt sich damit direkt auf die Wolkenbildung sowie deren Charakteristika aus. Ferner beeinflussen Aerosole durch Strahlungsabsorption die vertikale Temperaturstruktur der Atmosphäre und damit die durch Konvektion bedingte Niederschlagsbildung. Von Bedeutung ist daher die Kenntnis der aerosolphysikalischen Größen wie etwa Partikelform, Partikelgrößenverteilung und chemische Zusammensetzung. Eine Quantifizierung des Zusammenhanges zwischen Aerosolen und Wolken soll durch statistische Untersuchungen langer satellitenbasierter Zeitreihen vorgenommen werden. Wolkenparameter und Aerosolgehalte werden dazu aus Daten von AVHRR, MODIS, MSG, ENVISAT und Metop bestimmt, wie sie im DLR-DFD seit 1982 verfügbar sind. Der Einfluss von Aerosolgehalt auf die Größe der Wolkentröpfchen und damit auf das Reflexionsvermögen der Wolken („Twomey-Effekt“) wird bereits recht gut durch Fernerkundungsdaten wiedergegeben. Deutlich weniger dokumentiert ist jedoch der Effekt des Aerosolgehalts auf die makrophysikalischen Eigenschaften der Wolken (z.B. Wolkenbedeckungsgrad) sowie auf die thermodynamischen Effekte, welche die Niederschlagsbildung maßgeblich beeinflussen (Eisphasenanteil, Vertikalgeschwindigkeit, konvektiv erreichte Wolkenoberkantenhöhe). Für die typenabhängige Betrachtung von Wechselwirkungen zwischen Aerosolgehalt und Bewölkung bietet sich die westafrikanische Monsunregion zusammen mit dem tropisch-subtropischen Atlantik an. Hier liegen miteinander konkurrierende, aber deutlich voneinander abgrenzbare Wolkenregimes wie die flache Passat-Konvektion, die flache Seewind-Zirkula¬tion an den afrikanischen Küsten und die hoch reichende tropische Konvektion innerhalb der ITCZ vor. Der Aerosolgehalt in dieser Region wird maßgeblich durch Mineralstaub aus der Sahara (über Land und Ozean) und Rauchaerosol von der Verbrennung von Biomasse (hauptsächlich über Land) gebildet.