Modellierung von Kondensstreifenzirren
Der Beitrag der Luftfahrt am gesamten anthropogenen Strahlungsantrieb betr\xe4gt 3-8 %.\nMit steigendem Luftverkehrsaufkommen um etwa 5 % j\xe4hrlich w\xe4chst dieser Beitrag stetig\nan. Kondensstreifenzirren machen den gr\xf6\xdften Anteil an der Klimawirkung des Luftverkehrs\naus. Die Ergebnisse der bisherigen Studien sind aber noch mit gro\xdfen Unsicherheiten versehen.\nMit dem Ziel einer realistischeren Darstellung von Kondensstreifenzirren und genaueren\nValidierungsm\xf6glichkeiten der Kondensstreifenzirren-Parametrisierung im Klimamodell wird\nin dieser Arbeit die Parametrisierung der mikrophysikalischen und optischen Eigenschaften\nvon Kondensstreifenzirren, welche einen gro\xdfen Einfluss auf deren Klimawirksamkeit haben,\nverbessert.\nAls Vorarbeit musste das im Klimamodell ECHAM5 verwendete Zwei-Momenten-Schema\nf\xfcr nat\xfcrliche Wolken in Bezug auf die Konsistenz der Mikrophysik mit einem fraktionellen\nBedeckungsgradschema modifiziert werden. Zudem wurde die Nukleationsparametrisierung\num den Einfluss durch pr\xe4existierendes Eis erweitert. Die f\xfcr ECHAM4 entwickelte\nKondensstreifenzirren-Parametrisierung wurde in ECHAM5 \xfcbertragen und um das Zwei-\nMomenten-Schema erweitert. Neben dem Eiswassergehalt wird damit auch die Eispartikelanzahldichte\nim Modell prognostiziert. Folglich kann die mittlere Eispartikelgr\xf6\xdfe bestimmt\nwerden. Es stellte sich heraus, dass genaue Informationen \xfcber die Ausdehnung des Volumens\nder Kondensstreifenzirren wichtig f\xfcr die Darstellung der mikrophysikalischen und optischen\nEigenschaften der Kondensstreifenzirren sind. Der Einfluss von Diffusion und Sedimentation\nauf die Vergr\xf6\xdferung des Volumens der Kondensstreifenzirren wurde im Modell parametrisiert.\nDas Ergebnis zeigt eine \xe4hnliche globale Verteilung der Kondensstreifenzirren wie in der\nStudie mit ECHAM4. Die Bedeckungsgrade sind jedoch h\xf6her, zeigen aber im Vergleich mit\nSatellitendaten gute \xdcbereinstimmungen. Die optische Dicke orientiert sich einerseits an der\nH\xf6he des Eiswassergehalts. Beide zeigen Maxima in den Tropen, wo die Menge des kondensierbaren\nWasserdampfs hoch ist. Andererseits orientiert sich die globale Verteilung der\nmikrophysikalischen und optischen Eigenschaften, anders als in fr\xfcheren Studien, stark an\nder Flugverkehrsdichte. Durch h\xe4ufige Bildung von Eispartikeln in den Hauptfluggebieten\nbleibt die Eispartikelanzahldichte gro\xdf und die mittlere Partikelgr\xf6\xdfe klein. Folglich ist die\noptische Dicke in diesen Gebieten durch die Ber\xfccksichtigung der Eispartikelanzahldichte\nh\xf6her als in fr\xfcheren Studien. Wenn man, wie in fr\xfcheren Studien, das Strahlungschema\nmit einer Beschr\xe4nkung auf gr\xf6\xdfere Eispartikel anwendet, ist der Strahlungsantrieb mit\n29 mW/m2 im Vergleich zur vorangegangenen Studie in ECHAM4 etwas geringer.\nEmittierte Ru\xdfpartikel aus den Flugzeugtriebwerken stellen eine dominierende Quelle der\nEispartikel in Kondensstreifenzirren dar. Die erweiterte Parametrisierung von Kondensstreifenzirren\nim Modell ist Voraussetzung f\xfcr eine Studie \xfcber den Einfluss einer Ru\xdfemissions\xe4nderung\nauf den Strahlungsantrieb von Kondensstreifenzirren. Bei einer angenommenen\nReduzierung der initialen Eispartikelanzahldichte um 80 % werden die Eispartikel gr\xf6\xdfer und\ndie optische Dicke kleiner. Der Bedeckungsgrad der sichtbaren Kondensstreifenzirren veringert\nsich um mehr als die H\xe4lfte, jedoch wurde die Vermutung, dass sich die Lebensdauer\nder Kondensstreifenzirren durch die Bildung gr\xf6\xdferer Eispartikel verk\xfcrzt, nicht best\xe4tigt.