Sektion Frankfurt
1. Fachsitzung 2014: Herausforderungen in der Wolkenphysik: von der Eiskristallbildung zum Einfluss von Aerosolen auf Wolken und Klima
Vortragender: Prof. Dr. U. Lohmann
Institute for Atmospheric and Climate Science, ETH Zurich
Universitaetstrasse 16
8092 Zurich
Termin: Mittwoch, 22.1.2014, 15.15 Uhr
Ort: Deutscher Wetterdienst
Konferenzbereich BLAU
Frankfurter Str. 135
63067 Offenbach am Main
Zusammenfassung: Wolken sind ein sehr wichtiger, wenn auch noch ungenügend verstandener Einflussfaktor beim Klimawandel und sie tragen zum Strahlungsantrieb durch Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen bei. Die Unsicherheit im Strahlungsantrieb durch Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen die grösste aller Antriebskräfte. Insbesondere sind die Prozesse, die zur Eisbildung in Wolken führen noch nicht genau verstanden. Wir untersuchen diese Prozesse zum einen im Labor und in Feldexperimenten, z.B. auf dem Jungfraujoch in den Schweizer Alpen, das 30-40% der Zeit in den Wolken liegt. Zum anderen verbessern wir die Darstellung von Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen im Klimamodell. In meinem Vortrag werde ich über beide Aspekte berichten.
2. Fachsitzung 2014: Energiemeteorologie
Vortragender: Dr. D. Heinemann
Energy Meteorology Unit, Uni Oldenburg
Carl-von-Ossietzky-Straße 9-11
26129 Oldenburg
Termin: Mittwoch, 19.2.2014, 15.15 Uhr
Ort: Deutscher Wetterdienst
Gartensaal
Frankfurter Str. 135
63067 Offenbach am Main
Zusammenfassung: Im Zuge der Anpassung der Energieversorgung an den zu erwartenden Klimawandel werden erneuerbare Energien ein wesentlicher Bestandteil dieses neuen Energiesystems sein. Damit nimmt die Bedeutung von Wetter und Klima für die Energieversorgung und speziell der möglichst vollständigen Beschreibung der Wechselwirkungen des gesamten Energieversorgungssystems mit den meteorologischen Randbedingungen zu. Hieraus entsteht ein erheblicher Bedarf an der Entwicklung neuer Verfahren zur Generierung und Bereitstellung von spezifisch an das Energiesystem angepasster meteorologischer Information. An diesen Bedürfnissen der zukünftigen Energienutzung orientiert sich die Energiemeteorologie als ein neues anwendungsorientiertes Forschungsfeld. Der Vortrag skizziert zunächst diese neuen Anforderungen aus Sicht des Energiesektors und beschreibt dann exemplarisch einige aktuelle Anwendungen der Energiemeteorologie aus den Bereichen der Wind- und Solarenergie.
3. Fachsitzung 2014: Neue LES Trends – Von der Grundlagenforschung hin zu anwendungsorientierten Fragestellungen
Vortragender: Prof. Dr. S. Raasch
Institut für Meteorologie und Klimatologie, Uni Hannover
Herrenhaeuser Str.2
30419 Hannover
Termin: Mittwoch, 26.03.2014, 15.15 Uhr
Ort: Deutscher Wetterdienst
Konferenzbereich BLAU
Frankfurter Str. 135
63067 Offenbach am Main
Zusammenfassung: Grobstruktursimulationen (Large-Eddy Simulationen, LES), in denen die Turbulenz von Strömungen explizit aufgelöst wird, sind bereits seit mehreren Jahrzehnten ein Werkzeug der Grundlagenforschung. In LES-Modellen werden die großen, energietragendenmTurbulenzelemente einer Strömung explizit aufgelöst und nur der Transport durch die
kleineren, subskaligen Wirbel parametrisiert. Bei hinreichender räumlicher Auflösung sind die Ergebnisse solcher Simulationen weitgehend unabhängig von der Art der verwendeten
Turbulenzschließung. Wegen ihrer extremen Anforderungen an Computer-Ressourcen wurden LES in der Vergangenheit vorwiegend für relativ einfache Fälle der konvektiven Grenzschicht (KGS) unter Verwendung homogener Oberflächenheizung, zyklischer Randbedingungen sowie kleiner Gebietsgrößen (einige Quadratkilometer) mit relativ grober Gitterauflösung (50-100m) durchgeführt. Die gegenwärtig verfügbaren Computer- Kapazitäten erlauben nunmehr sehr große numerische Gitter mit bis zu 40003
Gitterpunkten und mehr. Zusammen mit Weiterentwicklungen in der Modellnumerik (Parallelisierung, nicht-zyklische Randbedingungen) können damit nun erstmals sehr kleinskalige Strukturen wie Staubteufel und größerskalige Phänomene wie Kaltluftausbrüche mittels LES untersucht werden. Insbesondere hat sich aber auch das Einsatzgebiet der LES von grundlagenorientierter zu mehr angewandter Forschung hin erweitert. Beispiele sind die Simulation der Strömungsverhältnisse innerhalb ganzer Stadtviertel oder kompletter Windparks. Darüber hinaus gibt es Bestrebungen, regionale Wettervorhersagemodelle im LES-Modus zu betreiben.Der Vortrag gibt einen kurzen Überblick über die LES-Technik am Beispiel des vom IMUK entwickelten Modells PALM und zeigt Ergebnisse aus einer Reihe von Anwendungsbeispielen, die derzeit am IMUK untersucht werden.
4. Fachsitzung 2014: Statistische Nachbearbeitung von numerischen Wettervorhersagen
Vortragender: Prof. Dr. T. Gneiting
Institut für angewandete Mathematik, Uni Heidelberg
Im Neuenheimer Feld
69120 Heidelberg
Termin: Mittwoch, 23.04.2014, 15.15 Uhr
Ort: Deutscher Wetterdienst
Konferenzbereich BLAU
Frankfurter Str. 135
63067 Offenbach am Main
Zusammenfassung: Seit Jahrzehnten leistet die statistische Nachbearbeitung von numerischen Prognosemodellen wesentliche Beiträge zur operationellen Wettervorhersage. Mein Vortrag stellt moderne Verfahren zur statistischen Nachbearbeitung von Ensemblevorhersagen vor, welche kalibrierte Vorhersagen in der Form von Wahrscheinlichkeitsverteilungen liefern, wie etwa Bayesian model averaging (BMA) und Ensemble model output statistics (EMOS), und illustriert deren Einsatz in Anwendungsbeispielen. Ein einführender Überblick über die im Vortrag vorgestellten Verfahren wird in der Arbeit von Thorarindottir, Scheuerer und Feldmann über „Statistische Nachbearbeitung von Ensemblevorhersagen“ (Promet 2012, Nr. 3/4, S. 43-52) gegeben.
5. Fachsitzung 2014: Tropische Meteorologie
Vortragender: Prof. Dr. P. Knippertz
KIT, Karlsruhe
Wolfgang-Gaede-Str. 1
76131 Karlsruhe
Termin: Mittwoch, 21.5.2014, 15.15 Uhr
Ort: Deutscher Wetterdienst
Konferenzbereich BLAU
Frankfurter Str. 135
63067 Offenbach am Main
Zusammenfassung: Als der massenmäßig dominierende Aerosoltyp spielt Mineralstaub eine wichtige Rolle im Erdsystem. Dennoch ist eine verlässliche Quantifizierung des globalen Staubhaushaltes nach wie vor nicht möglich, was zum einen am Fehlen geeigneter Beobachtungen und zum anderen an Vereinfachungen relevanter Prozesse in Wetter- und Klimamodellen liegt. Aus diesem Grunde hat sich das „Desert Storms” Projekt am Karlsruher Institut für Technologie und der University of Leeds folgende Ziele gesetzt: (1) Verbesserung des Verständnisses der wichtigsten Mechanismen zur Starkwinderzeugung in Staubquellregionen; (2) Abschätzung ihrer relativen Wichtigkeit; (3) Bewertung ihrer Repräsentierung in Modellen; (4) Bestimmung von Modellsensitivitäten im Hinblick auf Auflösung und Modellphysik und (5) Untersuchung der Nützlichkeit neuer Ansätze zur Modellverbesserung. Der Fokus liegt dabei auf der weltweit größten Staubquelle Nordafrika.

Dieser Vortrag soll einen kurzen Überblick über einige der bedeutendsten Ergebnisse dieses Projektes geben: (1) Der morgendliche Zusammenbruch von nächtlichen Low-level jets ist ein wichtiger Emissionsmechanismus, aber Details hängen stark von der nächtlichen Stabilität ab, mit der sich viele Modelle schwer tun. (2) Konvektive Cold pools sind ein wichtiger Einflussfaktor für sommerliche Emissionen in Nordafrika, sowohl direkt durch die damit verbundenen Winde als auch indirekt durch ihre kühlende Wirkung auf das Hitzetief; diese sind in Modellen mit Konvektionsparametrisierung nur sehr unzureichend wiedergegeben. (3) Das Fehlen ausreichender Beobachtungen führt zu einer erheblichen Unsicherheit in (Re-)analyse-Produkten. (4) Variationen in vegetationsbedingter Rauigkeit können kleinräumige Windvariabilität erzeugen und langfristige Trends unterstützten. (5) Aufgrund von Trockenkonvektion zeigt die Staubemissionshäufigkeit ein deutliches Maximum am Tag mit einem nach wie vor unsicheren Beitrag von Staubteufeln.
6. Fachsitzung 2014: Luftzusammensetzung und Klima: Was können wir (jetzt schon) von globalen Modellen lernen?
Vortragender: Prof. Dr. P. Braesicke
Atmosphärenphysik, Modellierung der Atmosphäre als Teil des Erdklimasystems
Karlsruher Institut für Technologie, IMK-ASF
Wolfgang-Gaede-Str. 1
76131 Karlsruhe
Termin: Mittwoch, 02.07.2014, 15.15 Uhr
Ort: Deutscher Wetterdienst
Konferenzbereich BLAU
Frankfurter Str. 135
63067 Offenbach am Main
Zusammenfassung: Luftzusammensetzung und Zirkulation sind eng miteinander gekoppelt. Stratosphärisches Ozon, und insbesondere das Ozonloch auf der Südhemisphäre (SH), sind gute Beispiele für die Wichtigkeit dieser Kopplung und ihrer Wirksamkeit auf globalen und sogar regionalen Klimaskalen. Im Vortrag wird motiviert, wie sich das Ozonloch auf die Brewer-Dobson Zirkulation ausgewirkt hat und wie sich eine Änderung in der Stratosphäre auf das regionale Klima der SH auswirken kann. Als Werkzeug für diese Betrachtung wird das UK Chemie-Klima Modell verwendet und die im Modell auftretenden Mechanismen werden diskutiert.
7. Fachsitzung 2014: Die Entstehung von Aerosol- und Eispartikeln in der Atmosphäre
Vortragender: Prof. Dr. J. Curtius
Institut für Atmosphäre und Umwelt
Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main
Altenhöferallee 1
60438 Frankfurt am Main
Termin: Mittwoch, 05.11.2014, 15.15 Uhr
Ort: Voraussichtlich Deutscher Wetterdienst
Konferenzbereich Grün
Frankfurter Str. 135
63067 Offenbach am Main
Zusammenfassung: Aerosolpartikel und Wolken spielen eine wesentliche Rolle für den Strahlungs- und den Wasserhaushalt der Erde. Sie beeinflussen damit das Klima maßgeblich. Gleichzeitig bilden sie den größten Unsicherheitsfaktor für das Verständnis und die weitere Prognose des Klimawandels. Das CLOUD-Experiment am CERN ermöglicht Experimente zur Aerosolneubildung in der Atmosphäre unter sehr gut kontrollierten Laborbedingungen. Ein Schwerpunkt liegt in der Untersuchung der Rolle von Ionen für den Aerosolbildungsprozess, um die möglichen Einflüsse von kosmischer Strahlung und deren Modulation durch die Sonne auf die Wolkenbildung und damit auf das Klima der Erde zu untersuchen. Im CLOUD-Experiment können erstmalig die Prozesse, die zur Neubildung von Partikeln in der Atmosphäre führen, auf molekularer Ebene beobachtet und quantitativ erfasst werden. Die experimentellen Ergebnisse fließen direkt in globale Aerosol- und Wolkenmodelle ein, um den Einfluss für die Wolkenbildung und das Klima abschätzen zu können. Neben der Aerosolbildung durch Nukleation wird der Vortrag auch die Eisbildung in Wolken durch heterogene Nukleation, durch Eisbildung an Eiskeimen, beleuchten. Hier werden einige aktuelle Ergebnisse zur Eiskeimforschung vorgestellt, die im Rahmen der DFG-Forschergruppe INUIT in Laboruntersuchungen und Feldmessungen entstanden sind. Der Vortrag gibt eine aktuelle Übersicht sowohl zu homogenen als auch zu heterogenen Nukleationsprozessen in der Atmosphäre — zwei Themenbereichen mit denen sich auch Professor Georgii umfassend im Rahmen seiner Forschungstätigkeit befasst hat.
8. Fachsitzung 2014: Niederschlagsmessung mit Richtfunkstrecken kommerzieller Mobilfunknetzwerke
Vortragender: Prof. Dr. H. Kunstmann
Institut für Meteorologie und Klima
Forschung (IMK-IFU), Karlsruhe Insitut für Technologie (KIT)
Kreuzeckbahnstrasse 1
82467 Garmisch-Partenkirchen
Termin: Mittwoch, 26.11.2014, 15.15 Uhr
Ort: Deutscher Wetterdienst
Konferenzbereich Grün
Frankfurter Str. 135
63067 Offenbach am Main
Zusammenfassung: Die exakte Erfassung der raumzeitlichen Niederschlagsvariabilität bleibt eine Herausforderung: die Interpolation zwischen Niederschlagsstationen kann gerade im komplexen Gelände oder bei geringen Stationsdichten zu großen Unsicherheiten in der Niederschlagsbestimmung führen. Ebenso bleibt die Ableitung von Niederschlagsmengen aus Radarreflektivitäten für hydrologische Anwendungen häufig problematisch. Neben diesen beiden klassischen Punkt- und flächenhaften Niederschlagsmessungen (Station und Radar) gibt es zusätzlich die Möglichkeit linienintegrierte Werte für Niederschlagsmengen zu erhalten. Dies wird ermöglicht über die niederschlagsinduzierte Abschwächung (Dämpfung) der Mikrowellensignale im Bereich zwischen 10 und 40 GHz, ein Frequenzbereich wie er z.B. bei den Richtfunkstrecken der Mobilfunkbetreiber eingesetzt wird. Diese kommerziellen Richtfunkstrecken werden für die Vernetzung von Handymasten betrieben. Deutschlandweit existieren mehrere Tausend solcher Strecken. Sie bieten gerade in Städten und in Bergregionen, in denen Stationsmessungen selten sind und Regenradare systembedingt Probleme haben, wertvolle Zusatzinformation. In Ländern mit weniger weit entwickelten meteorologischen Stationsmessnetzen, wie z.B. Westafrika, können sie auch die alleinige Quelle für lokale Niederschlagsinformation darstellen. In Kooperation mit der Firma Ericsson untersuchen wir am KIT die Verwendung von Richtfunkstrecken zur Niederschlagserfassung. Erste Analysen für Deutschland wurden im alpinen Raum der Region Garmisch-Partenkirchen durchgeführt. Für die Prozessierung der Dämpfungsdaten entwickeln wir automatische Algorithmen zur Identifizierung von Niederschlagsereignissen und zur quantitativen Analyse der linienintegrierten Niederschlagsmengen. Ein Vergleich der abgeleiteten Niederschlagsmengen mit Stationsdaten und Regenradar zeigt dabei eine gute Übereinstimmung. Parallel zur Analyse der kommerziellen Richtfunkdaten wurde ein eigenes Mikrowellentransmissionsexperiment entwickelt und aufgebaut. Das Experiment erfasst kontinuierlich die Mikrowellenabschwächung mit horizontaler und vertikaler Polarisation bei den Frequenzen 22,235 GHz und 34,8 GHz. Die so ermöglichten differentiellen Messungen ermöglichen die Analyse des Einflusses der Tröpfchengrößenverteilung auf die Mikrowellenabschwächung. Darüberhinaus können aus der Phasenverschiebung der transmittierten Strahlung Änderungen der linienintegrierten Luftfeuchte mit sekündlicher Auflösung abgeleitet werden. Im Moment arbeiten wir zusammen mit Ericsson an einer Vereinfachung der Datenerfassung für die kommerziellen Richtfunkstrecken. Das neue System ermöglicht den direkten Zugriff auf beliebige Mengen von Strecken des jeweiligen Netzes und erlaubt so erstmals Daten in Echtzeit für die wissenschaftliche Auswertung. In Zukunft können diese Daten für flächendeckende Anwendungen auch im Nowcasting Bereich verwendet werden. Abschließend wird noch kurz auf aktuelle Trainings-Initiativen der Methode eingegangen, z.B. in Westafrika (Raincell Africa Workshop).