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 Internationales Team um Oldenburger Meeresforscher untersucht Meeresoberfläche
21.03.2017 | Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg

nachricht Weniger Sauerstoff – ist Humboldts Nährstoffspritze in Gefahr?
17.03.2017 | 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: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Im Focus: Auf der Spur des linearen Ubiquitins

Eine neue Methode ermöglicht es, den Geheimcode linearer Ubiquitin-Ketten zu entschlüsseln. Forscher der Goethe-Universität berichten darüber in der aktuellen Ausgabe von "nature methods", zusammen mit Partnern der Universität Tübingen, der Queen Mary University und des Francis Crick Institute in London.

Ubiquitin ist ein kleines Molekül, das im Körper an andere Proteine angehängt wird und so deren Funktion kontrollieren und verändern kann. Die Anheftung...

Im Focus: Tracing down linear ubiquitination

Researchers at the Goethe University Frankfurt, together with partners from the University of Tübingen in Germany and Queen Mary University as well as Francis Crick Institute from London (UK) have developed a novel technology to decipher the secret ubiquitin code.

Ubiquitin is a small protein that can be linked to other cellular proteins, thereby controlling and modulating their functions. The attachment occurs in many...

Im Focus: Physiker erzeugen gezielt Elektronenwirbel

Einem Team um den Oldenburger Experimentalphysiker Prof. Dr. Matthias Wollenhaupt ist es mithilfe ultrakurzer Laserpulse gelungen, gezielt Elektronenwirbel zu erzeugen und diese dreidimensional abzubilden. Damit haben sie einen komplexen physikalischen Vorgang steuern können: die sogenannte Photoionisation oder Ladungstrennung. Diese gilt als entscheidender Schritt bei der Umwandlung von Licht in elektrischen Strom, beispielsweise in Solarzellen. Die Ergebnisse ihrer experimentellen Arbeit haben die Grundlagenforscher kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht.

Das Umwandeln von Licht in elektrischen Strom ist ein ultraschneller Vorgang, dessen Details erstmals Albert Einstein in seinen Studien zum photoelektrischen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

Über Raum, Zeit und Materie

22.03.2017 | Veranstaltungen

Unter der Haut

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Neues Schiff für die Fischerei- und Meeresforschung

22.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Mit voller Kraft auf Erregerjagd

22.03.2017 | Biowissenschaften Chemie