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Neue Kooperation soll Klimamodelle erheblich verbessern

Bessere Vorhersagen sowohl für die Luftqualität als auch für Wetter und Klima treffen zu können, ist das Ziel einer neuen Kooperation, an der die Universität Bremen beteiligt ist. Die Arbeit der Forschungsinfrastruktur für atmosphärische Aerosole, Wolken und Spurengase (ACTRIS-D) startet 2021.

Trotz großer Fortschritte in der Klimaforschung in den vergangenen Jahren bestehen immer noch Unsicherheiten bei der Vorhersage des künftigen Klimas, beispielsweise wie stark die Temperaturen in den kommenden Jahrzehnten ansteigen und wie sich die Niederschläge regional entwickeln werden. Ein Grund dafür: Es mangelt an Daten und Wissen zu kurzlebigen Bestandteilen der Atmosphäre wie zum Beispiel Wolken, Aerosolpartikel und reaktive Gase wie Dr. Mathias Palm vom Institut für Umweltphysik (IUP) der Universität Bremen erläutert. Diese bilden laut dem jüngsten Report des Weltklimarates IPCC immer noch den größten Unsicherheitsfaktor der Klimaszenarien für die Zukunft.

Atmosphäre kennt keine Grenzen

Die kurzlebigen Spurengase sind in der Regel nur wenige Stunden bis Wochen in der Atmosphäre unterwegs – im Gegensatz zu den langlebigen Treibhausgasen wie Kohlendioxid, die viele Jahre bis Jahrzehnte in der Atmosphäre verbleiben. Über die Wirkung der langlebigen Treibhausgase ist mehr bekannt als über die kurzlebigen Bestandteile, obwohl auch letztere allgegenwärtig sind und das Klima deutlich beeinflussen. Die Auswirkungen der menschlichen Aktivitäten auf die Atmosphäre vom einzelnen Auto bis hin zu riesigen Waldbränden können jedoch nur dann abgeschätzt werden, wenn Messungen kontinuierlich und großflächig an vielen Punkten erfolgen, denn die Atmosphäre kennt keine nationalen Grenzen.

Die europäische Forschungsinfrastruktur ACTRIS erhebt eine Vielzahl an Daten über diese relevanten Komponenten, ihre Wechselwirkungen untereinander sowie deren Veränderungen jeweils national und führt sie zentral in einem Datenportal zusammen. „Dadurch entsteht eine weltweit einmalige Forschungsinfrastruktur, die Daten für Analysen und Vorhersagen zur Nutzung in Wissenschaft, Politik und Wirtschaft zur Verfügung stellt“, so Palm. ACTRIS-D wird den deutschen Beitrag zur europäischen Forschungsinfrastruktur ACTRIS sicherstellen.

Daten auch für Politik und Wetterdienste nützlich

Neben den großen internationalen Organisationen wie der Weltgesundheitsorganisation (WHO) oder der Europäischen Weltraumagentur (ESA) stellt ACTRIS wissenschaftlich fundierte Daten auch für die Politik zur Verfügung, auf deren Basis umweltpolitische Entscheidungen getroffen werden können, die die Lebensbedingungen der Bevölkerung verbessern helfen. Weitere Nutzergruppen kommen aus dem öffentlichen und privaten Sektor – darunter Wetterdienste für die Erstellung von Wettervorhersagen aber auch Unternehmen, die Messinstrumente für Aerosolpartikel, Wolken oder Spurengase entwickeln.

Innerhalb der Kooperation ACTRIS-D werden nahezu alle bedeutenden Akteure der deutschen Atmosphärenforschung zusammenarbeiten – darunter Universitäten, außeruniversitäre Forschungseinrichtungen und Behörden. Der deutsche Beitrag zur verteilten Forschungsinfrastruktur wird aus etwa 25 festen und mobilen Observatorien bestehen, die in Deutschland und an weltweit verteilten Standorten betrieben werden. Diese Beobachtungsplattformen werden durch fünf Simulationskammern ergänzt, die Atmosphärenprozesse im Labor untersuchen. Das IUP der Universität Bremen wird im Rahmen von ACTRIS mit drei festen Stationen in Paramaribo/Surinam, auf Spitzbergen und in Bremen beitragen, sowie eine mobile Station bauen, die an Hotspots eingesetzt werden wird. Außerdem beteiligt sich Deutschland an den sechs europäischen Kalibrierzentren, die dafür sorgen werden, dass an allen Standorten einheitlich und mit hoher Qualität gemessen werden kann. Drei dieser Kalibrierzentren sollen auf Grund der vorhandenen Expertise von deutschen Instituten geleitet werden. Das IUP ist an dem Kalibrierzentrum "Remote Sensing of reactive trace gases" beteiligt.

Einmalige Bündelung von Ressourcen in der Atmosphärenforschung

Koordiniert wird der deutsche Teil der europäischen Forschungsinfrastruktur durch das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) in Leipzig. Auf europäischer Ebene arbeiten mehr als 120 Institutionen in über 20 Ländern zusammen. Eine so große Bündelung von Ressourcen hat es bisher in der Atmosphärenforschung noch nicht gegeben.

Die deutsche Atmosphärenforschung ist so in der Lage, einen wesentlichen Beitrag für die paneuropäische Forschungsinfrastruktur zu leisten. Umgekehrt ist die Beteiligung am paneuropäischen Verbund auch für die deutsche Forschung von großer Bedeutung und wird ihr weltweites Ansehen stärken. Durch den freien Zugang zu Daten, Publikationen und Dienstleistungen werden die wissenschaftlichen Ergebnisse auch der Gesellschaft in Deutschland zugutekommen.

ACTRIS-D ist eines von drei neuen Forschungsinfrastrukturen des BMBF

In einem dreistufigen Verfahren wurden die im Jahr 2016 eingereichten Forschungsinfrastrukturkonzepte in Deutschland vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) wissenschaftlich und wirtschaftlich bewertet sowie ihre Bedeutung für die Gesellschaft geprüft. Mit der Aufnahme auf die Nationale Roadmap – einer Art Fahrplan für die langfristige Ausrichtung der Spitzenforschung – bekundet die Bundesregierung ihre grundsätzliche Bereitschaft, diese Forschungsinfrastrukturen zu fördern. Die Aufbaukosten für das Vorhaben betragen über 50 Millionen Euro. Die konkrete Finanzierung erfolgt durch die zuständigen Ressorts in Abhängigkeit von verfügbaren Haushaltsmitteln.


Beteiligte Forschungseinrichtungen:

  • Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. V., Leipzig (federführende Trägereinrichtung)
  • Alfred-Wegener-Institut (AWI) – Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung
  • Bergische Universität Wuppertal (BUW)
  • Deutscher Wetterdienst (DWD), Offenbach
  • Forschungszentrum Jülich GmbH (FZJ)
  • Goethe-Universität Frankfurt am Main
  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
  • Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU)
  • Max-Planck-Institut für Chemie (MPI-C), Mainz
  • Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M), Hamburg
  • Umweltbundesamt (UBA), Dessau
  • Universität Bremen (UNIHB)
  • Universität zu Köln (UCOL)

Weitere Informationen:

Pressemitteilung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) zur Nationalen Roadmap Forschungsinfrastrukturen: https://www.bmbf.de/de/roadmap-fuer-forschungsinfrastrukturen-541.html

ACTRIS - the European Research Infrastructure for the observation of Aerosol, Clouds, and Trace gases: https://www.actris.eu/

www.uni-bremen.de

Fragen beantworten:

Prof. Dr. Justus Notholt
Institut für Umweltphysik
Universität Bremen
Tel.: +49 421 218-62190
E-Mail: jnotholtprotect me ?!iup.physik.uni-bremenprotect me ?!.de

Dr. Mathias Palm
Institut für Umweltphysik
Universität Bremen
Tel.: +49 421 218-62179
E-Mail: mathiasprotect me ?!iup.physik.uni-bremenprotect me ?!.de

Atmosphärischer Beobachtungsdom auf dem NW1 der Universität Bremen. In dem Dom befindet sich der Sonnenfolger der das Sonnenlicht in das Spektrometer leitet, mit dem die Spurengase in der Atmosphäre vermessen werden.
Atmosphärischer Beobachtungsdom auf dem NW1 der Universität Bremen. In dem Dom befindet sich der Sonnenfolger der das Sonnenlicht in das Spektrometer leitet, mit dem die Spurengase in der Atmosphäre vermessen werden.
Sonnenfolger des Spektrometers in Paramaribo/Surinam. Der Sonnenfolger leitet das Sonnenlicht in das Spektrometer, mit dem die Spurengase in der Atmosphäre vermessen werden.
Sonnenfolger des Spektrometers in Paramaribo/Surinam. Der Sonnenfolger leitet das Sonnenlicht in das Spektrometer, mit dem die Spurengase in der Atmosphäre vermessen werden.