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SFB TR32

Transregionaler Sonderforschungsbereich:
"Patterns in Soil-Vegetation-Atmosphere Systems - Monitoring, Modelling and Data Assimilation"
 

Projektsprecher
 
Prof. Dr. C.Simmer
Meteorologisches Institut
Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Tel.: 0228-73-5181
Sekretariat: Frau M. Faller, Tel. 73-5193
E -Mail: CSimmer@uni-bonn.de
 
Allgemeine Zusammenfassung der Aufgaben und Ziele

Alle Welt redet vom Klima - viel zu oft, ohne es zu verstehen. Der Regen, der Wind, die Wärme, die Luft - viel zu viele Faktoren sind beteiligt, als dass selbst Fachleute noch einfach und schnell erklären könnten, wie das alles funktioniert. Ein Teil der irdischen "Klimamaschine" ist das überaus komplexe Wechselspiel zwischen dem Erdreich, den Pflanzen und der Luft. Es ist Thema des Sonderforschungsbereiches Transregio 32 "Muster und Strukturen im Interaktionsbereich zwischen Boden, Vegetation und Atmosphäre - Messung, Simulation und Datenassimilation", der 13 verschiedene Projekte vereint. Fünf davon erfolgen an der Universität Bonn. Sie stellt mit Professor Clemens Simmer vom Meteorologischen Institut auch den Sprecher des Forschungsbereiches und mit Professor Bernd Diekkrüger vom Geographischen Institut seinen Stellvertreter. Weitere Beteiligte auf Bonner Seite sind die Professoren Wolf Amelung (Institut für Bodenkunde), Angela Kunoth und Michael Griebel (beide Institut für Numerische Simulation) sowie Dr. Alessandro Battaglia (Metorologisches Institut) und Dr. Thomas Gerstner (Institut für Numerische Simulation). Außerhalb Bonns sind Wissenschaftler der Universität zu Köln, der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich mit im Boot.

"Die Erdoberfläche ist ganz wesentlich dafür verantwortlich, wie die Energie der Sonnenstrahlung überhaupt in die Atmosphäre hineinkommt", erklärt Professor Simmer. "Zwar heizt die Sonne die Luft auch direkt auf. Der größte Teil der Erwärmung funktioniert aber über einen Umweg. Erst heizt die Sonne den Boden auf, dann erwärmt der wie eine Herdplatte die Luft darüber." Wichtige Beteiligte an diesem Prozess sind Wasserdampf und Kohlendioxid (CO2). "Wasserdampf ist eine Art Energiespeicher", sagt Simmer. "Damit Wasser zu Dampf werden kann, wird Energie benötigt. Wenn Dampf zu Wasser kondensiert, wird diese Energie wieder frei." Auch die Pflanzen sind ein Teil dieses Gas- und Wasser-Kreislaufs: Um leben zu können, nehmen sie CO2 aus der Luft auf. Dazu öffnen sie die Poren in ihren Blättern und Stengeln - mit dem Resultat, dass das in ihnen enthaltene Wasser verdunstet und als Dampf in die Atmosphäre entweicht. Dies alles nimmt Einfluss auf die Phänomene, die der Mensch in kleinem Maßstab "Wetter" nennt, in großem Maßstab "Klima". Wann und wo Wolken und Gewitter entstehen, zum Beispiel. Wann und woher wie stark der Wind weht. Wann und wo es wieviel regnet.

Um all das besser verstehen zu können, wollen die Experten zunächst die Atmospäre genauer als bislang üblich betrachten. Dazu richten sie zum Beispiel Mikrowellen-Sensoren gen Himmel, um die Wärmestrahlung der Atomsphäre zu messen, ihren Wasserdampfgehalt, teilweise sogar die Form der Tropfen im Regen: Ziel ist, unter anderem das bekannte "Regenradar" wesentlich zu verfeinern. Die Forscher wollen auch untersuchen, wo im Boden Wasser und CO2 gespeichert werden. Das lässt sich nämlich nicht einfach feststellen, indem man den Boden aufgräbt, berichtet Simmer. "Der Boden unterscheidet sich teilweise von Zentimeter zu Zentimeter. Um genau messen zu können, müsste ich unglaublich viele Löcher bohren - und würde damit gleichzeitig meine Messungen verfälschen." Die Forscher durchleuchten das Erdreich stattdessen mit einer Art Kernspintomographen wie in der Medizin - nur dass das Gerät viel kleiner ist und aufs Feld mitgenommen werden kann.

Diese Arbeiten der Bonner Forscher und ihrer Kollegen stehen laut Simmer "genau an der Nahtstelle, die bei diesen Erdsystem-Modellen aus meiner Sicht noch unterentwickelt ist." Endziel ist, die derzeit benutzten "Klima- und Wettermodelle" verbessern zu können: Das sind komplizierte Rechenmethoden, mit denen sowohl die Wetterdienste das Wetter vorhersagen als auch die Forscher in Supercomputern das Klima nachstellen. Solche Modelle können Anhaltspunkte geben, wie sich das Weltklima vielleicht in den kommenden Jahrzehnten verhält - aber auch darüber, wie das Wetter morgen in Köln, Bonn oder Aachen werden könnte. 1,7 Millionen Euro jährlich fließen von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG bis zum Jahr 2010 in das Projekt. Danach werden die bis dahin erzielten Ergebnisse geprüft und entschieden, ob eine zweite Förderperiode für weitere vier Jahre folgt. Wenn alles gut läuft, kann das Projekt sogar bis ins Jahr 2019 fortgesetzt werden.


Beteiligte Institutionen:
  • Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen
  • Universität zu Köln
  • Forschungszentrums Jülich


Projekte:

Die Themen der Bonner Projekte lauten:

  • Inverse modelling of soil hydraulic property patterns from non-invasive electrical measurements
  • Spatial and temporal patterns of soil carbon pools - a MIR-spectroscopic approach
  • Modelling the spatio-temporal variability of crop and cropping system processes under heterogeneous field conditions
  • Spatio-temporal variability of catchment properties and their effect on water, solute, and CO2 fluxes from the micro- to the mesoscale
  • Scale–consistent two-way coupling of land-surface and atmospheric models
  • A high-resolution multi-scale space-time precipitation model from direct measurements and remote sensing
  • Influence of subsurface hydrodynamics on the lower atmosphere at the catchment scale
Laufzeit: seit 2007


Homepage

http://www.tr32.de
 
 
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