BayFORKLIM

BAYERISCHER KLIMAFORSCHUNGSVERBUND

G6 (Fortsetzung von "Aerosolverteilung in Bayern (2)" und "Entwicklung eines operationellen Lidar-Inversionsverfahrens") Aerosolverteilung in Bayern (2)

Arbeitsfeld:

Ziel des BayFORKLIM ist es zu untersuchen, welche Klimaänderungen in Bayern denkbar, welche Folgen möglich und welche Handlungsempfehlungen sinnvoll sind. In diesem Rahmen muß auch die vielfältige Rolle der Aerosolpartikel auf den Strahlungshaushalt und in der Luftchemie untersucht werden. Bisher mangelt es insbesondere an Meßprogrammen und -instrumentarien für die Aerosolforschung, die wiederum die Grundlage für die Betrachtung der Aerosolpartikel in Klimamodellen bilden. Für die Beantwortung einer der wichtigen offenen Fragen, nämlich die nach der räumlichen und zeitlichen Verteilung von Aerosolpartikeln, war der Einsatz eines Lidars sinnvoll, jedoch unerprobt. Ziel des Vorhabens war es, einen Einstieg in die Lidar-Fernerkundung des Aerosols zu finden, sowohl was die Entwicklung eines Lidars selbst angeht (Geräteentwicklung) als auch die Anwendung von bisher höchstens in numerischen Simulationen erprobten Inversionsverfahren (Entwicklung von Fernerkundungsverfahren). Besonderer Wert bei der Konzeption des Lidars wurde auf eine hohe Mobilität gelegt. Es wurde damit begonnen, systematisch Messungen von Aerosolverteilungen durchzuführen, um Datenmaterial für eine bayerische Aerosolklimatologie zu erhalten. Eine Definition und die Bestimmung der Variabilität eines "typischen bayerischen Aerosols" wird jedoch letztendlich erst auf der Basis jahrelanger Meßreihen erfolgen können. Das Lidar wurde 1993/94 konzipiert und gebaut. Erste Messungen fanden im Herbst 1994 statt. 1996 und 1997 fanden mehrere Feldmeßkampagnen in Bayern statt, mit dem quasi-kontinuierlichen Betrieb wurde Ende 1997 begonnen. Es hat sich gezeigt, daß die Messung unter verschiedenen Zenitwinkeln die geeignetste Methode für die Aerosolfernerkundung ist. Außerdem hat sich der gleichzeitige Einsatz eines Radiometers als nützlich herausgestellt. Die Auswertung von Lidarmessungen hat gezeigt, daß die vertikale und zeitliche Variabilität der Aerosolverteilungen und -extinktionskoeffizienten sehr hoch ist, sowohl was den Tagesgang als auch was Tag-zu-Tag-Schwankungen betrifft. Vergleiche von Lidarmessungen und Radiosondenaufstiegen legen nahe, daß - zumindest bei Zeitdifferenzen von mehr als einer Stunde und bei räumlichen Abständen über etwa 10-20 Kilometer - die Bestimmung der Höhe der bodennahen Aerosolschicht aus Profilen der relativen Feuchte oder der Temperatur fehlerhaft sein kann. Eine Parameterisierung der aerosolbedingten optischen Dicke oder gar des Extinktionsprofils aus der Sichtweite ist ebenfalls nicht möglich. Diese Befunde zeigen den Nutzen von Lidarmessungen für die Aerosolfernerkundung deutlich. Mit Hilfe von Lidarmessungen wurde ferner zuverlässig abgeleitet, ob Berg- und Talstationen in der gleichen Luftmasse liegen. Dieses ist für die Interpretation von in-situ-Messungen hilfreich. Mit Abschluß des Projektes steht dem Meteorologischen Institut der Ludwig-Maximilians-Universität ein im Dauereinsatz erfolgreiches mobiles Lidar für die Aerosolfernerkundung zur Verfügung. Damit ist die Basis für die Fortführung der Messungen für eine Aerosolklimatologie geschaffen.

Forschungsbedarf:
bereits abgeschlossen

Gefördert durch:
Bayerisches Staatsministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst