Barriere über den Wolken

Tropopause im Fokus der Atmosphärenphysik.

Konferenz befasst sich mit klimarelevanten Prozessen an der Tropopause – Transportbarriere zwischen Troposphäre und Stratosphäre im Höhenbereich von 8 bis 18 Kilometer.

Passagiere, die mit dem Flugzeug auf dem Weg über den Atlantik nach Amerika reisen, können sie bei bestimmten Wetterlagen erahnen: die Tropopause. Sie befindet sich in 8 bis 18 Kilometer Höhe und ist eine Art Trennschicht zwischen der darunterliegenden Troposphäre und der darüberliegenden Stratosphäre. Sie ist in unseren Breiten je nach Wetterlage im Höhenbereich von 8 bis 14 Kilometer zu finden, in den Tropen in 17 bis 18 Kilometer Höhe. „Die Prozesse in der Tropopausenregion sind für das globale Klima sehr wichtig und daher im Fokus unserer Forschungen“, sagt Prof. Dr. Peter Hoor, Atmosphärenphysiker an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). Mit den komplexen Prozessen und Vorgängen, die in dieser Grenzschicht ablaufen, befasst sich eine internationale Konferenz, die vom 11. bis 14. März 2024 an der JGU stattfindet.

Tropopause – Transportbarriere zwischen zwei Schichten

Die Troposphäre ist die Wetterschicht unserer Erde. Hier entstehen Wolken, Stürme und Wettersysteme mischen diese Schicht kräftig durch und damit auch die Verschmutzungen und Belastungen, die durch menschliche Tätigkeiten auf der Erde entstehen. Die Tropopause wirkt wie eine unsichtbare Barriere, die diese Schicht nach oben abgrenzt. Fluggäste könnten die Tropopause daran erkennen, dass die Bewölkung oder dünne Eiswolken nur bis zu dieser Barriere reichen und darüber mit dem Eintritt in die Stratosphäre plötzlich klare Sicht herrscht. Die Stratosphäre ist eine vergleichsweise ruhige, stabil geschichtete Region. Hier fängt das Ozon die gefährliche UV-Strahlung der Sonne ab, es gibt praktisch fast keinen Wasserdampf und daher keine Wetterereignisse wie etwa Regen, Gewitter oder Sturm. Welche Stoffe genau in die Stratosphäre gelangen, das entscheidet sich auch an der Tropopause – die Schädigung der Ozonschicht durch Fluorchlorkohlenwasserstoffe, die FCKWs, bis in die 1980er Jahre ist ein Beispiel dafür.

„Für uns sind Änderungen der Lage und Struktur der Tropopause im Hinblick auf die zukünftige Entwicklung des Klimas relevant: Lage, Temperaturstruktur, Zirkulation und Zusammensetzung beeinflussen sich wechselseitig“, bemerkt Hoor. Allerdings sind die Prozesse nicht einfach zu erfassen und auch schwierig in Klimamodellen abzubilden. Zur Erhebung von präzisen Messdaten werden Forschungsflugzeuge benötigt, um zum Beispiel Ozon-, Wasserdampf- und Aerosolverteilungen an der Tropopause zu kennen, die dann mit Modellen verglichen werden. Mit dem Forschungsflugzeug HALO konnte beispielsweise im vergangenen Jahr eine achtwöchige Messkampagne unter Leitung der JGU und des Forschungszentrums-Jülich durchgeführt werden, um den Einfluss des asiatischen Sommermonsuns auf die Zusammensetzung der Tropopausenregion zu untersuchen. Und in einem Folgeprojekt wollen die beteiligten Partner die Verteilung von Wasserdampf an der Tropopause unabhängig vom Monsunsystem ermitteln.

TP-Challenges – Konferenz mit 120 Teilnehmern aus dem In- und Ausland

Zu der Konferenz „TP-Challenges“ – TP steht hier für Tropopause – werden vom 11. bis 14. März 2024 etwa 120 Teilnehmerinnen und Teilnehmer in Mainz erwartet, darunter renommierte Experten auf dem Gebiet der Atmosphärenphysik aus dem In- und Ausland. Zur Diskussion stehen insbesondere aktuelle Fragen der Aerosolverteilung, Mikrophysik, Atmosphärendynamik und Zirkulation. Der Schwerpunkt der Tagung liegt auf Prozessen an der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre und ihren Rückkopplungen, wobei sowohl experimentelle Forschung als auch Theorie und Modellierung einbezogen werden. „Unser Ziel ist es, das Fachwissen zu tropopausenrelevanten Themen aus verschiedenen Forschungsbereichen zusammenzubringen, um deren Bedeutung für die globale Atmosphäre zu diskutieren“, fasst Peter Hoor zusammen. Er leitet die Arbeitsgruppe Flugzeugmessungen und UTLS-Transportprozesse am Institut für Physik der Atmosphäre und ist Sprecher des SFB/Transregio 301 „Die Tropopausenregion in einer Atmosphäre im Wandel“, in dessen Rahmen die Konferenz stattfindet.

Bildmaterial:
https://download.uni-mainz.de/presse/08_physik_atmosphaere_tp_challenges_konf.jp…
Konvektionszellen über Nordfrankreich: Die scharfe Grenze der ambossförmigen Wolkenoberkante der einzelnen Zellen markiert die ungefähre Lage der Tropopause.
Foto/©: Peter Hoor / JGU

Video:
https://www.youtube.com/watch?v=56W6WP7zpWA
PHILEAS: Forschungsflugzeug HALO untersucht den Transport von Treibhausgasen und Aerosolen
Forschungszentrum Jülich

Weiterführende Links:
https://tp-challenges2024.uni-mainz.de/ – TP-Challenges International Conference
https://tpchange.de/ – Sonderforschungsbereich/Transregio 301 „Die Tropopausenregion in einer Atmosphäre im Wandel“
https://utls.ipa.uni-mainz.de/ – Flugzeugmessungen und UTLS-Transportprozesse
https://www.ipa.uni-mainz.de/ – Institut für Physik der Atmosphäre der JGU

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Peter Hoor
Flugzeugmessungen und UTLS-Transportprozesse
Institut für Physik der Atmosphäre
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
55099 Mainz
Tel. +49 6131 39-22863
Fax +49 6131 39-23532
E-Mail: hoor@uni-mainz.de
https://utls.ipa.uni-mainz.de/univ-prof-dr-peter-hoor/