Wolken und konvektive Prozesse (Hans-Ertel Forschungsgruppe)

Kontakt: Cathy Hohenegger und Opens window for sending emailDaniel Klocke (DWD)

Konvektive Wolken sind ein wesentlicher Bestandteil der Atmosphäre. Sie entstehen, wachsen, produzieren Niederschlag und sterben je nach Zustand der Landoberfläche und der Atmosphäre. Manchmal isoliert, manchmal organisiert in Gruppen, konvektive Wolken können verschiedene Formen annehmen und produzieren bewunderswerte Muster auf Satellitenbilder. Aber Wolken reagieren nicht nur auf Umweltbedingungen, sondern verändern diese auch, z.B. durch das Entstehen und anschließende Verdunsten von Niederschlag. Flache und hochreichende Konvektion verknüpft Prozesse  von der Mikro- zur Makroskala, was deren Verständnis  erschwert.

Konvektive Wolken, insbesondere konvektive Wolken die Niederschlag produzieren, sind Gegenstand unserer Forschung. Unsere Forschungsgruppe untersucht sowohl die Prozesse, die den Lebenzyklus von konvektiven Wolken bestimmen, als auch die Role von kleinskaliger Aspekte der Konvektion für die grossräumige Zirkulation der Atmosphäre. Wir sind insbesondere an Problemen interessiert, die mit der Organisation von Konvektion und mit Land-Atmosphäre Interaktion zu tun haben. Diese Probleme werden mit drei Fragen in Kopf untersucht:

  • Was ist wichtig für Konvektion?
  • Wofür ist Konvektion wichtig?
  • Wie kann man Konvektion parametrisieren?

Wir gehen das Konvektion Problem an, indem wir von den Kleinskalen beginnen und sukzessiv grössere und grössere Skalen betrachten. Unser Hauptinstrument sind sogenannte Large-Eddy Simulationen (LES) mit Auflösungen in der Größenordnung von 100 m. Solche Simulationen erlauben eine explizite Darstellung von Konvektion und liefern detaillierte Information über den Lebenszyklus der Wolken. Sie werden durch Simulationen mit Auflösungen in der Größenordnung von 1-10 km, die das Auftreten von Konvektion teilweise erlauben, und Simulationen mit noch gröberer Auflösung (> 10 km), wo die Konvektion parametrisiert wird, ergänzt. Um die Wechselwirkung zwischen Klein- und Gross-skalen zu verstehen, versuchen wir LES und Konvektion erlaubende Simulationen auf möglichst grosse Domänen und für möglichst lange Zeitperioden durchzurechnen, siehe ein Beispiel hier. Daneben betrachten wir oft idealisierte Problemstellungen, um unser Verständnis zu entwicklen, bevor wir die so gewonnenen Erkenntnisse mittels weniger idealisierten Set-ups und Beobachtungen testen.

Eine Liste von aktuellen Forschungsthemen kann auf die Forschung Webseite gefunden werden. Oder browse die individuellen Webseiten der Gruppenmitglieder.

Die Hans-Ertel Forschungsgruppe über Wolken und konvektive Prozesse wird vom Max-Planck-Institut für Meteorologie und vom Deutschen Wetterdienst durch das Hans Ertel Zentrum für Wetterforschung finanziert.