Für das Verständnis von Multiphasenprozessen sind neben der dreidimensionalen Modellierung detaillierte Prozessmodelle unerlässlich. Diese werden sowohl für Sensitivitätsstudien als auch zur Interpretation experimenteller Daten eingesetzt. Ein wesentliches Ziel der Arbeiten ist die Entwicklung von Aerosol- und Wolkenmodulen, die eine komplexe Multiphasenchemie mit einer detaillierten Mikrophysik verbinden, und deren Nutzung in dreidimensionalen atmosphärischen Modellsystemen. Für die Untersuchung der Partikelneubildung in der planetaren Grenzschicht wurde ein eindimensionales Chemie-Aerosol-Modell entwickelt, das auf einer Turbulenzschließung dritter Ordnung basiert.
Modellierung der Wolkenmikrophysik. Die detaillierte Beschreibung der Wolkenmikrophysik wird mit einem spektralen Ansatz realisiert Auf diese Weise können die relevanten mikrophysikalischen Prozesse der flüssigen und festen Phasen größtenteils explizit beschrieben werden. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Beschreibung der Eisnukleation. Als Untersuchungen werden sowohl Sensitivitätsstudien als auch realitätsnahe Simulationen durchgeführt.
Modellierung chemischer Multiphasenprozesse. Die Beschreibung der Multiphasenprozesse erfolgt größenaufgelöst und berücksichtigt Partikelpopulationen unterschiedlicher Zusammensetzung. Bei der Simulation werden die Tropfenaktivierung, der Phasentransfer zwischen Gas- und Partikelphase und eine Vielzahl von heterogenen Reaktionen im Tropfen- bzw. an der Partikeloberfläche explizit beschrieben. Hierbei ist die Berücksichtigung der Nichtidealität der Lösung erforderlich. Neben der Flüssigphase richtet sich der Fokus zunehmend auf die Eisphase.
Partikelneubildung in der Planetaren Grenzschicht. Für die Interpretation von in-situ beobachteten Partikelneubildungsereignissen, insbesondere die Aufklärung des Anteils der Turbulenz wurde ein gekoppeltes eindimensionales Grenzschicht-Chemie-Aerosol-Modell (Modellsäule) entwickelt, das auf einer Turbulenzschließung dritter Ordnung basiert. Dieses Modell dient der Durchführung von Sensitivitäts- und Verifikationsstudien für unterschiedliche Nukleationsmechanismen unter Verwendung von Feldmessungen in der Planetaren Grenzschicht.
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