Neuer Sonderforschungsbereich/Transregio wird Bedeutung der Tropopausenregion für das Klima erforschen

DFG fördert SFB/Transregio 301 "Die Tropopausenregion in einer Atmosphäre im Wandel" mit den Hauptstandorten Mainz und Frankfurt

25.05.2021

Unter Federführung der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) richtet die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) zum 1. Juli 2021 den neuen Sonderforschungsbereich SFB/Transregio "Die Tropopausenregion in einer Atmosphäre im Wandel" ein. Hauptstandorte sind die Johannes Gutenberg-Universität Mainz und die Goethe-Universität Frankfurt am Main. Zudem sind die TU Darmstadt, die LMU München, das Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz, das Forschungszentrum Jülich sowie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen beteiligt. Der neue SFB/Transregio 301 wird für eine erste Periode von vier Jahren mit mehr als 12 Millionen Euro gefördert. Die Kooperationspartner wollen erforschen, welche Rolle die Prozesse im Höhenbereich von etwa 9 bis 18 Kilometern für das Klima spielen.

Dazu werden die Forschenden aus verschiedenen Bereichen der Atmosphärenwissenschaften untersuchen, welche Rolle die Tropopausenregion für das Klima und die Zirkulation spielt. Die Tropopause befindet sich je nach geografischer Breite in einer Höhe zwischen 9 und 18 Kilometern. Sie stellt eine Art Transportbarriere zwischen der vom Menschen geprägten Troposphäre, der "Wetterschicht", und der darüberliegenden Stratosphäre dar, die auch die Ozonschicht enthält. Dies führt zu starken Kontrasten der atmosphärischen Zusammensetzung an der Tropopause. Unter bestimmten dynamischen Voraussetzungen kann allerdings diese Barriere überwunden und so die Zusammensetzung der Tropopausenregion beeinflusst werden.

Konkret werden bei den Untersuchungen Prozesse und Stoffe im Fokus stehen, die direkt die Strahlungsbilanz des Systems Atmosphäre-Erde beeinflussen wie zum Beispiel die Ozon- und Wasserdampfverteilung, Eiswolken sowie die Verteilung und Zusammensetzung von Aerosolen. "Wir wollen speziell die Verknüpfung von dynamischen Prozessen mit den chemischen Vorgängen untersuchen, weil beide zusammen die planetare Zirkulation und das Klima beeinflussen", erklärt Prof. Dr. Peter Hoor, Sprecher des SFB/Transregio vom Institut für Physik der Atmosphäre der JGU.

Experimente an Bord von Flugzeugen und im Vertikalwindkanal werden mit Modellierungen verknüpft

Die relevanten Vorgänge laufen auf solch kleinen räumlichen und zeitlichen Skalen ab, dass sie für Satelliten nur schwer zu beobachten sind. Auch wenn aktuelle Wettervorhersagemodelle diese Skalen und Prozesse teilweise abbilden können, erlauben Chemie-Klima-Modelle und Erdsystemmodelle im Wesentlichen nur die globale Simulation dieser Vorgänge bis zu einer gewissen räumlichen Auflösung in der Größenordnung von circa 50 Kilometern. Der Verbund verknüpft daher die Möglichkeiten der experimentellen Forschung mit speziell flugzeuggetragenen Messungen und dem weltweit einzigartigen Vertikalwindkanal der JGU mit den verschiedenen Stufen der prozessorientierten Modellierung über die verschiedenen Skalen vom Einzelpartikel bis zur globalen Klimasimulation.

Die Forschungen zu diesen Themenkomplexen speziell an den Universitäten Mainz und Frankfurt haben eine langjährige Tradition. "Wir verfolgen in Teilbereichen schon vielfältige gemeinsame Projekte, um die Zusammensetzung der Atmosphäre mithilfe von flugzeuggetragenen Methoden zu erforschen", so Co-Sprecher Prof. Dr. Joachim Curtius vom Institut für Atmosphäre und Umwelt der Goethe-Universität Frankfurt. Beide Universitäten haben Forschungsprojekte mit dem deutschen Forschungsflugzeug HALO geleitet und werden dieses Flugzeug auch in Zukunft nutzen.

SFB stellt auch Erfolg für die strategische Allianz der Rhein-Main-Universitäten (RMU) dar

Die Goethe-Universität Frankfurt am Main, die Johannes Gutenberg-Universität Mainz und die Technische Universität Darmstadt bilden als renommierte Forschungsuniversitäten der Wissenschaftsregion Rhein-Main die strategische Allianz der Rhein-Main-Universitäten (RMU). Dazu haben sie im Dezember 2015 eine länderübergreifende Rahmenvereinbarung für eine noch intensivere Zusammenarbeit unterzeichnet. Die Partner der Allianz mit 102.100 Studierenden und 1.468 Professuren wollen ihre bereits bestehenden Kooperationen in Forschung, Lehre, wissenschaftlicher Weiterbildung und der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses weiter ausbauen und nachhaltig etablieren.