Wir untersuchen Aerosol-Wolken-Prozesse, insbesondere die primäre Eisbildung in atmosphärischen Wolken unter Verwendung der AIDA-Anlage, und entwickeln Parametrisierungen dieser Prozesse zur Verwendung in atmosphärischen Wolken-, Wetter- und Klimamodellen. Wir entwickeln auch neue Methoden und Instrumente zur Messung und Charakterisierung von eisbildenden Partikeln sowohl in Labor- als auch in Feldprojekten.

Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen

In Wolken der unteren und mittleren Troposphäre löst die Bildung von Eis oft eine Kaskade von Sekundärprozessen aus, die für die Entstehung, Verteilung und Intensität von Niederschlagsereignissen von Bedeutung sind. In der oberen Troposphäre beeinflussen die verschiedenen Wege der Eisbildung die Strahlungseigenschaften von Zirruswolken und damit deren wichtige Rolle im Klimasystem. Wir nutzen die AIDA (Aerosol Interaction and Dynamics in the Atmosphere)-Einrichtungen, um die Rolle verschiedener atmosphärischer Aerosolarten bei der Wolkeneisbildung unter simulierten Wolkenbildungsbedingungen zu untersuchen. Die Experimente decken den gesamten Bereich der troposphärischen Temperatur und Luftfeuchtigkeit ab und liefern einen einzigartigen Datensatz zur Entwicklung und Verbesserung von Formulierungen wie dem Konzept der aktiven Eisnukleationsstelle (INAS), das zur Quantifizierung der primären Eisbildung in Wolken-, Wetter- und Klimamodellen verwendet werden kann.

Eisnukleierende Partikel

Eisbildende Partikel (Ice Nucleating Particles, INPs) sind eine sehr kleine Fraktion der atmosphärischen Aerosolpartikel, die zur Bildung von Eiskristallen bei hohen Temperaturen oder geringer Eisübersättigung benötigt werden und dadurch einen wichtigen Einfluss auf die Bildung von Niederschlag und den Netto-Strahlungseffekt von Zirruswolken im Klimasystem der Erde haben. Die atmosphärische Häufigkeit und Verteilung von INPs hängt stark von der Temperatur sowie von der Konzentration und Art der Aerosolpartikel ab. Wir nutzen die auf Aerosolfiltern basierende Methode INSEKT (Ice Nucleation Spectrometer des Karlsruher Instituts für Technologie) und das neu entwickelte Instrument PINE (Portable Ice Nucleation Experiment) für INP-Messungen an etwa 10 verschiedenen Standorten in Europa und in China. Wir sind insbesondere an Langzeitbeobachtungen an Feldstandorten interessiert, die durch Aerosol aus verschiedenen natürlichen und anthropogenen Quellen beeinflusst werden.