Das Chemie-Transport Model COSMO-MUSCAT

Abb. 1: Modellsimulation von Wolken (weiß), Windfeldern (rote Linien), anthropogenen Emissionen (grau) und Mineralstaubemissionen (gelb). Quelle: Bernd Heinold/TROPOS

Das Modellsystem COSMO-MUSCAT (Wolke et al., 2004, 2012), welches von der Abteilung Modellierung entwickelt wurde, ist sowohl geeignet für Prozessstudien als auch für operationelle Vorhersagen von Luftschadstoffen auf lokaler, wie auch regionaler Skala (Heinold et al., 2007; Hinneburg et al., 2009; Renner und Wolke, 2010). Das Modellsystem besteht aus zwei verschiedenen Codes, die online miteinander gekoppelt sind. Das operationelle Vorhersagemodell COSMO (“Consortium for Small‐Scale Modeling”, ehemals “Local Model” LM) ist ein kompressibles und nicht-hydrostatisches Modell, welches die Bewegungsgleichungen auf Grundlage eines dem Gelände angepassten Gitters löst (Doms und Schättler, 1999; Baldauf et al., 2011). Das Chemie-Transport Modell MUSCAT (Multi-Scale Chemistry Aerosol Transport) wird hierbei von der Meteorologie des COSMO angetrieben. MUSCAT erlaubt die atmosphärische Ausbreitung sowie chemische Veränderung verschiedener Gasphasenspezies und Partikelmengen (Knoth und Wolke, 1998; Stern et al., 2008) zu berechnen. Neben Advektion und turbulenter Diffusion werden auch Sedimentation, trockene und feuchte Deposition durch die Transportprozesse berücksichtigt.

Das Modellsystem wird auf verschiedene Weise genutzt, wie beispielsweise zur Untersuchung der Luftqualität (z.B. Wolke et al., 2012) oder dem großskaligen Transport von Saharastaub (z.B. Heinold et al., 2007, 2011). Die Simulationsergebnisse werden mittels Messungen und Satellitendaten verglichen, wie z.B. im Rahmen der SAMUM-Projekte. Des Weiteren wird neben den parametrisierten Staubtransport der Einfluss der durch den Wüstenstaub verursachten Veränderungen in der solaren und thermischen Strahlung auf die Temperatur, die Windfelder und die Wolkendynamik berechnet (Helmert et al., 2007). Darüber hinaus wird der Eintrag von Saharastaub in den Nordatlantik bestimmt, da dieser möglicherweise durch die im Wüstenstaub enthaltene Nährstoffe die marine Produktivität fördert. Das Modellsystem wurde in verschiedenen Vergleichsstudien evaluiert (z. B. im Rahmen von AQMEII; Solazzo et al., 2012 a, b).

Referenzen

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