Überblick
In der Abteilung Modellierung werden zur Beschreibung der komplexen atmosphärischen Vorgänge in der Troposphäre Modellsysteme unterschiedlicher Dimension und Komplexität für die Mikro- bis Mesoskala entwickelt, überprüft und angewendet. Sie dienen gleichermaßen der Untersuchung wissenschaftlicher Aufgabenstellungen wie der Beantwortung von Fragen zur Luftqualität im legislativen Bereich.
Das Aufgabengebiet Mikro- und mesoskaliger Transport umfasst Prozessstudien zur Ausbreitung und Dynamik von Spurengasen und Partikeln in der Troposphäre, die Beschreibung von Quell-Rezeptor-Beziehungen zur Interpretation experimenteller Befunde der raum-zeitlichen Verteilung von Spurengasen und Partikeln, sowie Studien zum Einfluss von Aerosolpartikeln auf Niederschlagsbildung und Strahlung.
Untersuchung und Quantifizierung von Staubeinträgen in die Atmosphäre sowie deren Einfluss auf die atmosphärische Dynamik.
Untersuchungen von Emissionen durch den Einsatz von Modellen ermöglichen Schadstoffkonzentrationen und -ausbreitungen abzuschätzen.
Untersuchung des atmosphärischen Staubkreislaufs und seinen kontrollierenden Mechanismen.
Zur Modellierung von troposphärischen Multiphasenprozessen erfolgen vor allem Arbeiten zur Entwicklung von detaillierten Modellen, die für Prozessstudien sowie zur Auswertung von Labor- und Feldmessungen genutzt werden. Außerdem dienen diese Modelle zur Ableitung geeigneter Parametrisierungen für komplexere atmosphärische Modellsysteme.
Untersuchungen zur Aerosol-Wolken-Wechselwirkung in Mischwolken mittels mikrophysikalischer Modelle.
Entwicklung von Aerosol- und Wolkenmodulen, die eine komplexe Multiphasenchemie mit einer detaillierten Mikrophysik verbinden.
Ein gekoppeltes eindimensionales Grenzschicht-Chemie-Aerosol-Modell zur Aufklärung des Anteils der Turbulenz an Partikelneubildungsprozessen.
Die modelltechnische Behandlung sehr komplexer atmosphärischer Systeme ist im Allgemeinen sehr aufwendig. Die Modelle müssen hinreichend genau sein und numerisch sehr effektiv auf den jeweils zur Verfügung stehenden Rechnerarchitekturen laufen. Deshalb nehmen die Bereitstellung und Entwicklung effizienter numerischer Verfahren sowie die Parallelisierung der Modellcodes hierbei einen großen Stellenwert ein.
Entwicklung implizit-expliziter Verfahren (IMEX) und Multirate-Verfahren u.a. zur Verwendung unterschiedlicher Zeitschrittweiten in verschiedenen Modellgebieten und für einzelne Prozesse.
Nutzung kartesischer Gitter für die Berechnung atmosphärischer Strömungen zur besseren Darstellung der stabilen Atmosphäre sowie eine verbesserte Niederschlagsvorhersage im gegliederten Gelände.
Kopplung von MUSCAT mit dem regionalen Wettervorhersagemodell COSMO des DWD. Untersuchung unterschiedliche Strategien zur Online-Kopplung und Lastbalancierung.