Strategie

1 Einleitung

Die Erdatmosphäre ist ein gekoppeltes Gesamtsystem, in dem die verschiedenen atmosphärischen Schichten durch teilweise komplexe physikalische Prozesse miteinander verbunden sind. Änderungen in einer bestimmten Schicht beeinflussen in der Regel auch andere Bereiche. Dies betrifft z. B. den anthropogenen Anstieg von Treibhausgasen, der in der Troposphäre zu einer Erwärmung führt, aber in der mittleren Atmosphäre eine weitaus stärkere Abkühlung bewirkt. Andererseits hat sich in den letzten Jahren immer deutlicher gezeigt, dass sich der markante solare Einfluss auf die obere Atmosphäre bis zum Erdboden ausbreiten kann. Leider können wir das Ausmaß und die Auswirkungen dieser Einflüsse nicht ausreichend einschätzen, da die relevanten physikalischen und chemischen Prozesse nicht genau genug bekannt sind. Das Ziel von ROMIC besteht deshalb darin, die Bedeutung der mittleren Atmosphäre für das Klima besser zu verstehen. Dies betrifft im wesentlichen zwei Fragestellungen:

1. Wie beeinflusst der Klimawandel und die solare Variabilität die mittlere Atmosphäre?

2. Wie wirken sich Prozesse in der mittleren Atmosphäre auf das Klima in der Troposphäre aus?

ROMIC ist Bestandteil der Hightech-Strategie des BMBF zum Klimaschutz im Bereich Wissen - Grundlage für Klimaschutz und Anpassung. Die Fördermaßnahme soll mit dazu beitragen, bestehende Unsicherheiten im Klimaverständnis zu reduzieren und einen wichtigen Schritt in Richtung einer verbesserte Vorhersagbarkeit von Klimaänderungen zu erlauben.

2 Wissenschaftliche Ziele und Maßnahmen zur Realisierung

Im Rahmen von ROMIC sollen wichtige Prozesse in der mittleren Atmosphäre im Hinblick auf ihre Bedeutung für das Klima untersucht werden. Es soll geklärt werden, inwieweit Klimaänderungen Trends in der mittleren Atmosphäre hervorrufen und wie sich Änderungen in den oberen Schichten auf die Troposphäre auswirken können. Im Einzelnen sollen u. a. folgende Forschungsthemen behandelt werden:

  • Langzeitvariationen in der Strato-, Meso- und unteren Thermosphäre
    • Solarer und anthropogener Einfluss auf die Stratosphäre und Mesosphäre
    • Quantifizierung der solaren Variabilität und deren Bedeutung für die Erdatmosphäre
    • Trends in der thermischen und dynamischen Struktur sowie in der kompositorischen Zusammensetzung, einschließlich mesosphärischer Eisschichten
  • Kopplungsmechanismen
    • Kopplung durch dynamische Prozesse (z. B. Schwerewellen, Gezeiten etc.) und durch den Transport von Spurengasen
    • Zirkulationssysteme in der mittleren Atmosphäre und deren Ausbreitung in tiefere Schichten
    • Trends in dynamischen Kopplungsprozessen
  • Relevanz für das Klima und Vergleich mit natürlichen Antrieben
    • Einfluss der mittleren Atmosphäre auf das Klima in der Troposphäre durch Dynamik, Strahlung und Chemie
    • Vergleich mit dem solaren Antrieb und dem Einfluss von Vulkanausbrüchen

Zur Beantwortung der relevanten Fragen sollen Messungen durchgeführt und vorhandene Beobachtungsreihen analysiert werden. Daraus soll ein besseres Verständnis der involvierten physikalischen und chemischen Prozesse und deren Bedeutung für das Klima gewonnen werden. Theoretische Simulationen sollen die Interpretation der Messungen unterstützen. Mit Hilfe von Modellstudien sollen die Auswirkungen der erzielten Ergebnisse auf das Gesamtsystem Erdatmosphäre untersucht werden.

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