image: TROPOS Lidar of the OCEANET container during the polar night at MOSAiC.
Credit: Ronny Engelmann, TROPOS
Leipzig/Köln/Bremen. Der Sonderforschungsbereich/Transregio (SFB/TRR) 172 „Arktische Verstärkung: Klimarelevante Atmosphären- und Oberflächenprozesse und Rückkopplungsmechanismen (AC)³“ geht in die dritte Förderphase. Das gab die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) bekannt. Ab Januar 2024 setzt der Forschungsverbund, zu dem auch die Universitäten in Bremen und Köln sowie das Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) und das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) gehören, seine wegweisende Arbeit für vier weitere Jahre fort. Übergeordnetes Ziel ist es, grundlegende und wegweisende Fortschritte in unserem Verständnis der arktischen Verstärkung zu erzielen und die Verlässlichkeit von Modellen zur Vorhersage der dramatischen Erwärmung in der Arktis zu verbessern.
„Innerhalb der letzten 25 Jahre konnten wir einen drastischen Anstieg der bodennahen Lufttemperatur in der Arktis beobachten, der im Vergleich zur globalen Erwärmung zwei- bis dreimal stärker ausgeprägt ist“, sagt Sprecher Prof. Dr. Manfred Wendisch von der Universität Leipzig. Dieses Phänomen, das der interdisziplinäre Verbund seit acht Jahren mit verschiedenen wissenschaftlichen Methoden ergründet und zu verstehen versucht, wird als „Arktische Verstärkung“ bezeichnet. Prof. Dr. Susanne Crewell, Vizesprecherin von der Universität zu Köln, führt weiter aus: „In den vergangenen Jahren ist es uns gelungen, jahreszeitliche Unterschiede zu quantifizieren und das Zusammenwirken verschiedener Rückkopplungsmechanismen, die als Ursache der Arktischen Verstärkung vermutet werden, besser zu verstehen.“ Dr. Gunnar Spreen, Vizesprecher von der Universität Bremen, ergänzt: „Damit verbunden ist eine starke Abnahme des Meereises. Im Sommer ist nur noch etwa die Hälfte des Eises vorhanden als vor 40 bis 50 Jahren. Welche Wechselwirkungen mit der Atmosphäre und dem Ozean dafür eine Rolle spielen, untersuchen wir in (AC)³.“
Bisherige Ergebnisse
Die Wissenschaftler:innen nutzten vorhandene und neue Daten, um kurzfristige Veränderungen und Hinweise auf langfristige Trends bei arktischen Klimavariablen zu ermitteln. „Die arktische Atmosphäre ist deutlich feuchter geworden. Auch die Sturmaktivität hat regional zugenommen“, fasst Manfred Wendisch zusammen. Zudem hat sich die Erwärmung im Winter in den Regionen um Svalbard und den Nordpol verstärkt, was zu einer Abnahme der Meereisdicke in der Framstraße und der Schneehöhe auf dem Eis geführt hat.
Bei Expeditionen in die Arktis sind das Forschungsflugzeug HALO, sowie die Polarflieger Polar 5 und 6 in Verbindung mit dem Eisbrecher Polarstern zum Einsatz gekommen. Letztere waren Bestandteil der MOSAiC-Expedition unter Leitung des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). Der Sonderforschungsbereich (AC)³ lieferte den wesentlichen Beitrag deutscher Universitäten zu MOSAiC.
Künftige Schwerpunkte und Vorhaben
Der SFB/TRR 172 „Arktische Verstärkung (AC)³“ wird in der dritten Phase drei zentrale Fragen beantworten:
- Was sind die Hauptursachen und ihre relativen Beiträge zur arktischen Verstärkung?
- Wie wirken sich Änderungen im Transport von Luftmassen auf das Wetter und Klima in der Arktis und den mittleren Breiten aus?
- Welche durch die arktische Verstärkung verursachten Trends lassen sich erkennen und wie werden sie sich in einem zukünftigen, wärmeren Klima entwickeln?
Um die Ergebnisse in Zukunft besser miteinander zu verknüpfen, entwickeln die Forscher:innen übergreifende Themen zur Beantwortung von Schlüsselfragen in vier Schwerpunktbereichen: der vertikale Temperaturgradient, Oberflächenprozesse, arktische Mischphasenwolken sowie Transport und Umwandlung von Luftmassen. Zudem werden in der dritten Phase die zahlreichen Beobachtungs- und Modellierungsergebnisse aus den vorangegangenen Phasen zusammenzuführt.
Die Forschungsfragen des interdisziplinären Verbunds bilden auch in den kommenden Jahren die Grundlage für bedeutende Erkenntnisse im Bereich der arktischen Klimaänderung. Diese tragen auch dazu bei, die Herausforderungen des Klimawandels auf globaler Ebene zu adressieren.
TROPOS-Beitrag zu (AC)³
TROPOS wird in der dritten Phase die Erfassung der arktischen Bewölkung und deren Klimaeffekte von der MOSAiC-Expedition auf die gesamte Arktis ausweiten und detaillierte Messungen der arktischen Grenzschicht als klimatische Schlüsselregion ergänzen. Mit Hilfe von Aerosol-Klimamodellen werden die Auswirkungen von anthropogenen und natürlichen Aerosolen auf die Erwärmung des arktischen Klimas untersucht, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf veränderten Aerosolmustern sowie deren Bedeutung für den Luftmassentransport und den Energiehaushalt liegt. Ein weiterer Beitrag soll die durch Kaltluftausbrüche auftretenden Änderungen in der arktischen Bewölkung mit hochaufgelösten Flugzeug-Beobachtungen und langfristigen Satellitendaten untersuchen. Insgesamt trägt TROPOS mit dem Fokus auf Aerosole, Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen und Strahlungsbilanz zum Verständnis von Veränderungen in der Arktis und den Zusammenhängen mit dem globalen Klimasystem bei.