Klumpende Popcorn-Konvektion

© Hauke Schulz, 2018

Hauke Schulz und Prof. Bjorn Stevens, Wissenschaftler in der Abteilung “Atmosphäre im Erdsystem” am Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M) zeigen in ihrer neuen Studie im Journal of Atmospheric Sciences zum ersten Mal mit Hilfe von Beobachtungen Mechanismen auf, die zu einer Ballung von Konvektion führen. Zuvor wurden diese nur in Modellstudien untersucht.

Wolken faszinieren Menschen in vielfältiger Weise und mit einigem Vorstellungsvermögen sehen Wolken wie Tiere, Autos oder das Gesicht eines guten Freundes aus. Aus dem All scheinen die Wolken auch eine Struktur zu haben. Das hat oft eine ziemlich einfache Erklärung, da in den mittleren Breiten, wo wir leben, die Atmosphäre durch großskalige Phänomene wie Frontensysteme gestört wird, die die Anordnung der Wolken prägen.

Im Gegensatz dazu sind die Tropen weniger durch solche synoptischen Störungen beeinflusst und können als idealisierte Region angesehen werden, in der die Strahlungsabkühlung durch zufällig verteilte feuchte Konvektion im Gleichgewicht ist, das Strahlung-Konvektion-Gleichgewicht. Es ist daher überraschend, dass Modellsimulationen oft popcorn-artige Verteilungen von Wolken zeigen, die ihre anfangs zufällige Anordnung verlassen und sich zu großen Clustern zusammenklumpen, obwohl externe Störungen wie Fronten fehlen. Dieser Zusammenballungsprozess wird als konvektive Selbstaggregation bezeichnet.

Das Verhalten dieser Selbstaggregation zu erklären, ist für sich genommen schon interessant, aber es hat auch Auswirkungen auf den mittleren Zustand der Atmosphäre. In einem sich ändernden Klima kann sich die Frequenz und die Intensität dieser Selbstorganisation ändern und damit das Klima der Erde beeinflussen. Die Prozesse der Selbstaggregation werden auch oft mit der Bildung von Hurrikanen in Verbindung gebracht, wenn sich diese außerhalb der Tropen bilden.

Die Tests der Modellergebnisse durch die Autoren Schulz und Stevens wurden mit Hilfe der  langzeitlichen Messungen am Barbados Wolkenobservatorium möglich, wo die Luftmassencharakteristika der breiteren ungestörten Tropen gesammelt werden. Die große Datensammlung mit allermodernsten Instrumenten wie dem selbst entwickelten Raman Lidar ermöglichte es den Wissenschaftlern diese erste Analyse von Prozessen, die zu einer konvektiven Selbstaggregation führen, mit Beobachtungen durchzuführen. Sie ist ein wichtiger Prüfstein für die weitere Modellierung und die theoretischen Untersuchungen.

Mehr Informationen
Barbados Wolkenobservatorium
https://www.mpimet.mpg.de/wissenschaft/atmosphaere-im-erdsystem/arbeitsgruppen/beobachtungen-tropischer-wolken/barbadosstation1/


Originalveröffentlichung
Schulz, H., and B. Stevens (2018) Observing the Tropical Atmosphere in Moisture Space. J. Atm. Sciences, doi:10.1175/JAS-D-17-0375.1
    

Kontakt
Hauke Schulz
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: 040 41173 183
E-Mail: hauke.schulz@we dont want spammpimet.mpg.de