Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie kalt ist der Erdboden in der Arktis?

10.03.2010
Bayreuther Forscher optimieren Mess- und Berechnungsverfahren

Die Temperatur an der Erdoberfläche spielt eine zentrale Rolle in Modellen der Meteorologie und der Klimaforschung. Im Rahmen einer Forschungsexpedition nach Spitzbergen haben Forscher der Universität Bayreuth mit unterschiedlichen Messverfahren und -instrumenten daran gearbeitet, die Bodenoberflächentemperatur in der Arktis möglichst zuverlässig abzuschätzen. Sie sind dabei auf ein Phänomen gestoßen, das selbst erfahrene Klimaforscher zu Fehleinschätzungen verleiten kann. Darüber berichten sie in der jüngsten Ausgabe der Zeitschrift "Atmospheric Chemistry and Physics".

Meteorologie und Klimaforschung haben komplexe Modelle entwickelt, um künftige Entwicklungen von Wetter und Klima möglichst präzise einschätzen zu können. Ein Faktor, der dabei eine zentrale Rolle spielt, ist die Temperatur unmittelbar an der Erdoberfläche. Sie lässt sich nicht direkt durch Temperaturmessungen ermitteln, sondern sie kann immer nur auf der Grundlage anderweitig gewonnener Daten eingeschätzt werden. Methodische Sorgfalt bei der Berechnung der Bodenoberflächentemperatur ist daher unabdingbar, wenn man Wetter- und Klimaprozesse möglichst fehlerfrei beschreiben und prognostizieren will.

Dies gilt auch für Untersuchungen zum Klimawandel in der Arktis. Forscher der Abteilung Mikrometeorologie der Universität Bayreuth haben - im Rahmen des Forschungsprojekts ARCTEX 2006 - in Spitzbergen umfangreiche Messungen vorgenommen. Dabei sind sie auf ein Phänomen gestoßen, das selbst erfahrene Klimaforscher zu Fehleinschätzungen der Bodenoberflächentemperatur verleiten kann. Darüber berichten Dr. Johannes Lüers, der Bayreuther Leiter des Forscherteams, und sein Kollege Dr. Jörg Bareiss von der Universität Trier in der jüngsten Ausgabe der Zeitschrift "Atmospheric Chemistry and Physics".

Berechnungen der Bodenoberflächentemperatur: Inversionsschichten als mögliche Fehlerquelle

Normalerweise nimmt die Temperatur der Luft stetig ab, je weiter man sich von der Erdoberfläche entfernt. Dieser vertikale Temperaturverlauf ist jedoch über kalten Oberflächen, wie z.B. über einer Schnee- oder Eisfläche im Arktischen Frühling, oftmals gestört - und zwar in dem Abschnitt zwischen Boden und 3 Metern über dem Boden. Dabei steigt die Temperatur über der Erd- oder Schneeoberfläche zunächst stark an, bis eine Höhe zwischen 1 und 3 Metern erreicht ist. Erst dann fällt die Temperatur mit wachsender Entfernung vom Erdboden im normalen Verlauf ab. Dieses Phänomen wird in der Forschung als schmale Inversionsschicht ("narrow inversion layer") bezeichnet.

Eine derartige Inversionsschicht kann sich irreführend auf die Berechnung der Oberflächentemperatur am Boden auswirken. Denn sie puffert vertikale turbulente Luftbewegungen in den darüber liegenden Luftschichten ab. Dadurch sind die Stoff- und Energieflüsse, die in dem Bereich zwischen dem Boden und 3 Metern Höhe stattfinden, entkoppelt von den Stoff- und Energieflüssen, die sich in den darüber liegenden Luftschichten abspielen. Diese Entkopplung muss bei den Messverfahren und bei den Berechungsformeln berücksichtigt werden, die bei der Abschätzung der Bodenoberflächentemperatur zum Einsatz kommen. Andernfalls können hierbei erhebliche Fehler auftreten.

Auf dem Weg zu optimierten Mess- und Berechnungsverfahren

Die Bayreuther Klimaforscher haben deshalb bei ihren Messungen in der Arktis gezielt darauf hingearbeitet, die Bodenoberflächentemperatur durch vielfältige Messverfahren und -instrumente möglichst zuverlässig abzuschätzen. "Je genauer man den Einsatz von Messinstrumenten und Messverfahren den spezifischen klimatischen Verhältnissen anpasst, desto zuverlässiger lässt sich die Temperatur am Erdboden berechnen", erklärt Lüers. "Und damit steigt auch die Zuverlässigkeit von Wetter- und Klimamodellen, in denen die Bodenoberflächentemperatur ein wesentlicher Parameter ist." Für die Bodenoberfläche in Spitzbergen haben die Forscher aus Bayreuth im Mai 2006 eine Temperatur von bis zu minus 15 Grad Celsius ermitteln können. Wie Lüers hervorhebt, nimmt die sorgfältige Auswertung von Klimadaten, die in mehrwöchigen Forschungsexpeditionen gewonnen wurden, oftmals längere Zeiträume in Anspruch: "Es ist daher keineswegs ungewöhnlich, dass unsere Publikation erst dreieinhalb Jahre nach den Messungen in der Arktis erscheint."

Forschungsprojekt ARCTEX

ARCTEX - der Name steht für Arctic Turbulence Experiments - ist ein von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördertes Klimaforschungsprojekt. Es begann im Jahr 2006 mit einer Expedition zur Inselgruppe Spitzbergen (norwegisch: Svalbard), die seit 1925 von Norwegen verwaltet wird. 2009 fand eine weitere Forschungsreise statt.

Ausführlichere Informationen:
http://www.uni-bayreuth.de/blick-in-die-forschung/05-2010.pdf
Titelaufnahme:
Lüers, J; Bareiss, J.:
The effect of misleading surface temperature estimations on the sensible heat fluxes at a high Arctic site - the Arctic turbulence experiment 2006 on Svalbard (ARCTEX-2006),
in: Atmospheric Chemistry and Physics, 2010(1), p. 157-168.
http://www.atmos-chem-phys.net/10/157/2010/acp-10-157-2010.html
Kontaktadresse für weitere Informationen:
Dr. Johannes Lüers
Universität Bayreuth
Abteilung Mikrometeorologie
Universitätsstrasse 30, GEO II
95440 Bayreuth
Telefon: +49 (0) 921 / 55-2362
Fax: +49 (0)921 / 55-2366
E-Mail: johannes.lueers@uni-bayreuth.de

Christian Wißler | Universität Bayreuth
Weitere Informationen:
http://www.uni-bayreuth.de
http://www.uni-bayreuth.de/blick-in-die-forschung/05-2010.pdf
http://www.atmos-chem-phys.net/10/157/2010/acp-10-157-2010.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Meeresforschung in Echtzeit verfolgen
22.02.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Weniger Sauerstoff in allen Meeren
16.02.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

6. Internationale Fachkonferenz „InnoTesting“ am 23. und 24. Februar 2017 in Wildau

22.02.2017 | Veranstaltungen

Wunderwelt der Mikroben

22.02.2017 | Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ursache für eine erbliche Muskelerkrankung entdeckt

22.02.2017 | Medizin Gesundheit

Möglicher Zell-Therapieansatz gegen Zytomegalie

22.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Meeresforschung in Echtzeit verfolgen

22.02.2017 | Geowissenschaften