Team: Spurengase
Satellitenbasierte Spurengasprodukte werden entwickelt für die Anwendung in Frühwarnsystemen, im Umweltmonitoring, für Gesundheitsdienste und die Klimaforschung. Das Fundament ist die synergistische Nutzung von Atmosphärenmodellen und Beobachtungsdaten. Die Arbeiten erfolgen im wissenschaftlichen Wettbewerb und in Kooperation mit leistungsfähigen und renommierten Partnern. Primäre Ziele sind der Ausbau der fachlichen Kompetenz und die Entwicklung neuer Geschäftsfelder.
Luftqualität und Ozon gehören zu den atmosphärischen Themen, die eine unmittelbare Bedeutung für die Gesundheit haben. Im Team Spurengase sind Projekte verankert, die beispielhaft für eine nutzer- und risikogruppenorientierte Forschung stehen. Die Abteilung hat mit dem Aufbau der so genannten „Integrierten Luftqualitätsplattform“ (IAQP) im ESA GSE Projekt PROMOTE einen Meilenstein im Hinblick auf Verfügbarkeit europaweiter chemischer Ensemble-Vorhersagen gesetzt; ein Ansatz, der im Rahmen weiterer Projekte, allen voran PASODOBLE und PAQ (PROMOTE-Legacy Air Quality Index for Europe), weiterentwickelt wird. IAQP bezeichnet eine sog. Multi-Modellplattform, die unter Berücksichtigung verschiedener europäischer Luftqualitätsmodelle 72h-Vorhersagen für die wichtigsten Schadstoffe liefert. Mit PAQ wird ein Schritt zur Verschmelzung von Modell- und Stationsmessdaten unternommen, um europaweite Luftqualitätskarten zu erzeugen.
Im Bereich der zeitnahen Analyse chemisch reaktiver Spurengase der Stratosphäre wird eine Führungsrolle in der operativen Datenassimilation eingenommen.
Ausgewiesene Nutzer sind SPARC (Stratospheric Processes And their Role in Climate) als Teil des World Climate Research Programmes (WCRP), der Weltmeteorologischen Organisation (WMO) und Beitrag zum IPCC. In der Abteilung DFD-ATM werden mit ROSE/DLR und SACADA zwei unterschiedliche Verfahren angewendet. Mit SACADA steht das zurzeit weltweit modernste vierdimensionale variationelle chemische Datenassimilationssystem (4Dvar) zur Verfügung. Hauptvorteil des 4Dvar-Konzepts ist, dass auch nicht-gemessene Größen, abgeleitet werden können. Assimilationssysteme erlangen auch im Umfeld der Validierung von Satellitendaten eine zunehmend wachsende Bedeutung.
Das mit Unterstützung der Abteilung aufgebaute Frühwarnsystem EXUPERY und PROMOTE SACS für vulkanische Eruptionen bildet ein weiteres wichtiges Leitthema. Zur Detektion der Eruptionswolken wird dabei SO2 aus GOME-2 Beobachtungen eingesetzt. Neben der geographischen Lage werden Quellterme mithilfe Lagrange’scher Modelle (FLEXTRA und FLEXPART) abgeschätzt. Die Verfahren werden eingesetzt, um Langstreckentransporte von Spurengasen und ihre Klimawirksamkeit zu untersuchen.
Die Überwachung der Umwelt auf regionaler Ebene ist ein wichtiges Zukunftsthema, das in in mehreren F&E-Projekten adressiert wird. Als Beispiele sind die Detektion für die Gesundheit gefährlicher Wetterlagen bzw. Schadstoffbelastung für die Region Bayern und die Einrichtung eines Umweltkontrollsystems für Saudi-Arabien zu nennen. Gemeinsames Kennzeichen dieser Projekte ist die innovative Kombination verschiedener Datenquellen (Satelliten, Bodenstationen) und Assimilation in das Luftqualitätsvorhersagesystem POLYPHEMUS/DLR. So wird für Saudi-Arabien insbesondere die Ableitung kombinierter Staub-, Aerosol- und Spurengasanalysen angestrebt. Eine besondere Herausforderung für die Zukunft liegt dabei in der Multiskalenanalyse, d.h. der einheitlichen Betrachtung von Stadtraum, Region und globalem Umfeld.