Artikel aktualisiert am 5. September 2014, 13:00 Uhr: Darüber hinaus können die Auswirkungen von Spurenstoffen auf Wetter und Klima mit dem Modellsystem COSMO-Art beschrieben werden.

COSMO-ART (Consortium for Small-scale Modelling – Aerosols and Reactive Trace gases) behandelt die Wechselwirkungen zwischen chemisch reaktiven Spurenstoffen (z.B. Kohlenwasserstoffe und Stickoxide), Aerosolen sowie Wolken und Strahlung. Aerosole sind ein Gemisch aus festen und/oder flüssigen Teilchen. COSMO-ART gehört zu einer neuen Klasse von Modellen, die nicht nur die räumliche und zeitliche Verteilung von Spurenstoffen in Abhängigkeit vom Atmosphärenzustand berechnen. Es ermöglicht neben Luftqualitätsvorhersagen auch die Beschreibung der Auswirkungen von Spurenstoffen, insbesondere von Aerosolen, auf den Atmosphärenzustand. Dies betrifft sowohl den Einfluss der Aerosolpartikel auf die Veränderungen der Strahlungsflüsse  als auch auf die Bildung von Wolken und Niederschlag. 

Das Modellsystem basiert auf dem operationellen Wettervorhersagemodell COSMO des Deutschen Wetterdienstes (DWD). 20 Forschergruppen und Wetterdienste verwenden das System bereits zu Forschungszwecken und für die Vorhersage von Pollenflug, Mineralstaubverteilung (Staubstürme) und der Ausbreitung von Spurengasen.

Vorhersage der Ausbreitung von Vulkanasche

Durch Zusammenarbeit des Forschungsbereichs Troposphäre des IMK und dem DWD ermöglicht COSMO-ART auch die Vorhersage der Ausbreitung von Vulkanasche. Es wurde bereits zur Flugwettervorhersage des DWD während der Vulkanausbrüche des Eyjafallajökull im April 2010 und des Grimsvötn im Mai 2011 eingesetzt. Seit Bekanntwerden eines möglichen Ausbruchs des Bardarbunga werden hypothetische Simulationen zur Vorbereitung des Ernstfalles durchgeführt.

In Kooperation mit dem DWD wird das Modellsystem ständig weiterentwickelt. Der nächste Schritt ist eine Erweiterung der Datenassimilation, also eine kontinuierliche Angleichung von Vorhersagen an den gemessenen Atmosphärenzustand. Weiterhin wird die Ausgabe der Simulationsergebnisse an die Ansprüche der Flugwetterberatung durch den DWD angepasst werden. Im Krisenfall erstellt der DWD die Vorhersagen im Rahmen des Routinebetriebes rund um die Uhr. In Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe EMCL (Engineering Mathematics and Computing Lab)der Universität Heidelberg wird an neuartigen Methoden der Visualisierung gearbeitet, die eine rasche Erfassung der dreidimensionalen Struktur der Aschewolke ermöglichen.

Der 3D-Film zeigt die Ausbreitung der Aschewolke des Eyjafallajökull im April 2010 über Nord- und Mitteleuropa (Animation: KIT).

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