AC3-B04
Das Projekt AC³-B04 widmet sich sich im Rahmen des transregionalen kollaborativen Forschungszentrums TR 172 (AC)3 der räumlichen Verteilung, den Quellen und der Wolkenverarbeitung von Aerosolpartikeln in der Arktis, mit einem besonderen Fokus auf Wolkenkondensationskerne (CCN), Eiskeimbildner (INP) und Schwarzkohlenstoff (BC). Diese Partikelarten beeinflussen maßgeblich die Bildung, den Phasenzustand und die Eigenschaften arktischer Wolken und wirken sich damit auf den Strahlungshaushalt und die sogenannte arktische Verstärkung aus – ein Phänomen, bei dem sich die Temperaturen in der Arktis stärker erwärmen als im globalen Mittel. Frühere Projektphasen haben bereits gezeigt, dass die Konzentrationen, Eigenschaften, und Quellen dieser Partikel stark variieren, dass saisonale Muster existieren und dass potenzielle Meeresquellen wie marine Polysaccharide eine Rolle spielen könnten. Gleichzeitig bleibt das Zusammenspiel zwischen Partikelquellen, turbulenten Transportprozessen und Wolkenbildung bislang unzureichend verstanden, was die Interpretation von Messdaten und die Darstellung in Klimamodellen erschwert.
Um diese Lücken zu schließen, kombiniert AC³-B04 Boden-, Flugzeug- und Laboruntersuchungen: Mit der neu entwickelten „T-Bird“-Schleppsonde (Jurányi et al., 2025) und dem Polar 6 Forschungsflugzeug (Wesche et al., 2016) werden im Rahmen der Messkampagnen BACSAM I und II („Boundary layer and Atmospheric Aerosol- and Cloud Study in the Arctic“) erstmals gekoppelte Messungen von Aerosolkonzentrationen und turbulenten Flussgrößen von der Oberfläche über den marinen Grenzschichtbereich bis in die freie Troposphäre durchgeführt. Ergänzende Laborexperimente untersuchen gleichzeitig den Übertrag von INP-Tracern wie marinen Polysacchariden von der Ozeanoberfläche in die Atmosphäre. Die Erkenntnisse fließen in parametrische Beschreibungen und Modellschemata ein, um die Darstellung von Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen in regionalen und globalen Modellen zu verbessern und so einen Beitrag zum Verständnis der arktischen Verstärkung zu leisten.
BACSAM
Die Messkampagnen BACSAM I und II, durchgeführt im Oktober 2022 und April 2024, widmen sich der Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Aerosolen, Wolken und turbulenten Prozessen in der arktischen Grenzschicht und freien Troposphäre, um das Verständnis der Aerosol-Wolken-Klima-Wechselwirkungen in der Arktis verbessern. Im Rahmen dieser zwei Flugkampagnen wurden mit dem Forschungflugzeug Polar 6 und der neu entwickelten, geschleppten Instrumentenplattform T-Bird simultane Messungen von Aerosol- und Turbulenzeigenschaften von wenigen Metern über der Oberfläche bis in die obere Grenzschicht und die freie Troposphäre durchgeführt (Jurányi et al., 2025).
Die gewonnenen Daten tragen dazu bei, die Rolle von Aerosol-Wolken-Turbulenz-Interaktionen im arktischen Klimasystem detaillierter zu quantifizieren und die Prozesse, die Aerosole als Wolkenkondensationskerne (CCN) und Eiskeimbildner (INP) beeinflussen, besser zu verstehen. Durch die Kombination von hochaufgelösten Messungen der atmosphärischen Grenzschicht mit gleichzeitig erfassten Turbulenzgrößen erlaubt BACSAM neue Einblicke in die Kopplung zwischen Partikeln, meteorologischen Flüssen und Wolkenprozessen in einer der sensibelsten Regionen des Klimasystems. Hierbei wurden in einer wegweisenden Studie mit Hilfe des T-Bird zum ersten Mal größenaufgelöste Partikelflüsse von einer luftgestützten Messplattform quantifiziert (Simon et al., 2025).
Die Ergebnisse dienen nicht nur der Prozessanalyse, sondern liefern auch wichtige Referenzdaten für die Verbesserung der parametrischen Beschreibungen in regionalen und globalen Klimamodellen. Unter anderem deuten die Messungen darauf hin, dass viele der häufig in Klimamodellen verwendeten Meersalz-Emissionsparametrisierungen den tatsächlichen Partikeltransport vom offenen Ozean in die Atmosphäre deutlich unterschätzen (Simon et al., 2025, Fig. 1).
