Das Seminar ist als zweieinhalbtägiges Blockseminar konzipiert und soll im September 2021 in der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus am Südhang der Zugspitze, 2650 m.ü.d.M. stattfinden.
Das genaue Zeitfenster steht aktuell noch nicht fest und wird spätestens in der Vorbesprechung am 16. April 2021, 14:15h, bekannt gegeben. Diese Vorbesprechung findet digital statt; die Einwahldaten zur Videokonferenz werden zu gegebener Zeit an die Interessenten versendet.
Bitte beachten Sie: die Durchführung des Seminars steht unter dem Vorbehalt, dass bis dahin die Beschränkungen aufgrund der Covid19-Pandemie gelockert sind und Präsenzveranstaltungen wieder durchgeführt werden dürfen.
Zum voraussichtlichen Ablauf des Seminars:
Die Studierenden werden in vier Arbeitsgruppen eingeteilt. Jede der Gruppen bearbeitet einen der folgenden Themenbereiche:
(1) Schwerewellen in der oberen Mesosphäre
(2) Planetare Wellen in der Stratosphäre
(3) Fernerkundung des stratosphärischen Ozons
(4) Troposphärische Luftqualität
Zu 1: Von der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus aus wird jede Nacht die Infrarotemission des atmosphärischen Luftleuchtens in etwa 90 Kilometer Höhe mit IR-Spektrometern vermessen. Aus den Messungen bestimmter Rotations-Vibrationsübergänge des angeregten Hydroxyl-Moleküls (OH) kann auf die Temperatur in diesem Höhenbereich geschlossen werden. Die Zeitreihen dieser Messungen liegen dort mit hoher zeitlicher Auflösung und über einen mehrjährigen Zeitraum vor. Die Arbeitsgruppe wird zunächst zu Beginn des Seminars in Form zweier Kurzvorträge am ersten Tag (je ca. 30 Minuten) über das Phänomen des Luftleuchtens berichten und die Messtechnik zur Erfassung derselben erläutern. Zudem soll ein Abriss über atmosphärische Schwerewellen gegeben werden. Sodann analysiert die Gruppe am zweiten Tag einen ausgewählten Datensatz solcher Messungen auf atmosphärische Schwerewellen (Abschätzung raumzeitlicher Wellenparameter). Abschließend werden die Resultate am dritten Tag in Form eines Vortrags (ca. 20 Minuten) der ganzen Seminargruppe vorgestellt. Die Resultate sollen von der ganzen Gruppe wissenschaftlich diskutiert werden.
Zu 2: Die Dynamik der Stratosphäre ist in unseren mittleren Breiten insbesondere durch sogenannte planetare Wellen charakterisiert. Diese Wellen modulieren nicht nur Temperatur- oder Windverteilungen, sondern auch die raumzeitliche Spurengasverteilung von längerlebigen Molekülen, wie z.B. dem stratosphärischen Ozon. Die Arbeitsgruppe wird am ersten Tag in Form eines Vortrags (30 Minuten) einen Überblick über planetare Wellen geben. Sie wird insbesondere auf das Phänomen der sogenannten Stratosphärenerwärmung eingehen und den Bezug auch zum Klimawandel erläutern. Sie wird in einem weiteren Vortrag über das Verfahren der „Datenassimilation“ informieren. Am zweiten Tag wird die Gruppe einen mehrjährigen Datensatz satellitenbasierter Messungen des stratosphärischen Ozons analysieren und daraus auf die planetare Wellenaktivität auch zu verschiedenen Jahreszeiten schließen. Eine Situation der Stratosphärenerwärmung wird näher untersucht und die raumzeitliche Entwicklung der planetaren Wellen darin quantifiziert. Die Resultate werden am dritten Tag von der Gruppe in Form eines Vortrags (20 Minuten) zur allgemeinen wissenschaftlichen Diskussion gestellt.
Zu 3: Die stratosphärische Ozonschicht ist von besonderer Bedeutung für unser Leben, da sie die schädliche UV-Strahlung von der Sonne filtert. Der Zustand der Ozonschicht wird daher regelmäßig von Satelliten aus beobachtet. Entscheidend ist dabei, die Qualität dieser Messungen zu sichern. Dies geschieht durch bodengebundene Messungen. Die Gruppe wird am ersten Tag in Form eines Vortrags (30 Minuten) über die stratosphärische Ozonschicht informieren. Sie wird in einem weiteren Vortrag einen Überblick über die etablierten Verfahren zur Fernerkundung des Ozons vom Satelliten und vom Boden aus geben. Am zweiten Tag wird die Gruppe mit Geräten selber Messungen der Ozonschicht vornehmen. Dabei wird sie die Messungen insbesondere auch zu den Zeiten durchführen, an denen ein Satellit die Station überfliegt. Anschließend werden beide Messungen (Satellit versus eigene Messung) verglichen. Es ist zu diskutieren, welche Effekte zu Abweichungen zwischen beiden Messungen führen können. Anhand der eigenen Messungen soll die Gruppe überdies die Umsetzung der von Ozon absorbierten UV-Strahlung in Wärme (Heizungsrate) abschätzen. Am dritten Tag erfolgt die Präsentation der Resultate in Form eines Vortrages (20 Minuten). Die Gruppe wird sich der Diskussion mit den anderen Gruppen stellen.
Zu 4: An der Station wird regelmäßig die Luftqualität vermessen. Die Gruppe wird am ersten Tag in Form zweier Vorträge (je 30 Minuten) über Grundzüge der Luftschadstoffe, ihrer Vermessung und Modellierung informieren und insbesondere auch auf gesundheitliche Konsequenzen schlechter Luftqualität eingehen. Am zweiten Tag wird die Gruppe einen ausgewählten Datensatz auswerten und dazu insbesondere sogenannte Trajektorienmodelle einsetzen, um die Herkunft von vermessenen Luftmassen zu bestimmen. Auch werden die Messdaten mit Ergebnissen komplexer Chemie-Transportmodelle verglichen und Diskrepanzen sollen diskutiert werden. Die Resultate werden in Form eine Vortrags (20 Minuten) am dritten Tag vorgestellt und im Plenum diskutiert.
Die Forschungsstation ist ein ehemaliges Grandhotel. Daher kann dort übernachtet werden. Die Station ist mit einer Küche ausgerüstet, so dass auch eine Selbstversorgung möglich ist. Es ist eine Eigenbeteiligung an den anfallenden Kosten erforderlich (Fahrkarten für die Seilbahn; Übernachtungskosten in der Station). Diese beträgt ca. 100,-€ pro Person und ist vor Ort zu entrichten.
Für eine Teilnahme an dem Seminar wären Grundkenntnisse der Atmosphärenphysik von Vorteil. Idealerweise haben Sie bereits die Vorlesungen „Physik der Atmosphäre I“ und „Physik der Atmosphäre II“ und „Numerische Methoden zur Atmosphärenphysik“ gehört.
Aufgrund des vergleichsweisen hohen logistischen Aufwands ist eine minimale Teilnehmerzahl von etwa 12 Studierenden erforderlich. Die maximale Anzahl der Teilnehmenden liegt bei etwa 16.
Anmelderegeln
Diese Veranstaltung gehört zum Anmeldeset "Zeitgesteuerte Anmeldung: Seminar über Ausgewählte Aspekte der Klima- und Atmosphärenforschung".
