Wolken und Niederschlag im Klimasystem – HD(CP)²

Ausgangslage

Mit den bisherigen Computermodellen zum Klimawandel ist es schwierig, die künftige Wolkenbildung und Niederschlagsverteilung darzustellen. Dabei wird nicht nur bei uns, sondern auch beispielsweise in Teilen Afrikas die drängende Frage aufgeworfen, wie sich Regen und Trockengebiete in Zukunft verteilen. Die Unsicherheit der bisherigen Modellaussagen dazu beziffern die Forscher auf rund 50 Prozent. Derzeit sind die genauen Vorgänge in der Atmosphäre einfach noch zu unbekannt und werden mit Hilfe von Erfahrungswerten abgeschätzt. Für andere Methoden fehlen die Rechnerkapazitäten und das Verständnis der physikalischen Vorgänge.

Forschungsdesign

Mehr als 120 Forscher aus 17 Instituten arbeiten an besseren Modellen für die Wolken- und Niederschlagsbildung. Dazu werden zum einen sehr detaillierte Simulationen vorgenommen. Als Modellregion dient Deutschland. Die untersuchten Einzelräume sind mit einer Auflösung von 100 Metern horizontal und zehn bis 50 Metern vertikal extrem klein. Zum anderen vermessen Wissenschaftler sowohl die räumliche Struktur als auch die Partikelzusammensetzung der Wolken.

Stand

In der ersten Phase der Fördermaßnahme HD(CP)², die im Oktober 2012 startete, wurde das Modelldesign entwickelt. Parallel dazu fand zwischen April und Juli 2013 eine Messkampagne in einem etwa einhundert Quadratkilometer großen Gebiet über dem Forschungszentrum Jülich statt. Dort kamen unter anderem Lidar-Apparate zum Einsatz, die wie ein Echolot funktionieren und die Rückstreuung von Feuchtigkeitspartikeln auf einen in die Wolken gerichteten Laserstrahl aufzeichnen. Die ersten Ergebnisse zeigen, dass die erste Förderphase ein voller Erfolg ist. Neben dem ICON-Klimamodell von HD(CP)² ist das entsprechende Wettervorhersagemodell beim Deutschen Wetterdienst zum Jahreswechsel 2014/2015 erfolgreich operationalisiert worden. Zum Ende der ersten Förderphase am 31. März 2016 hin, fand eine internationale Konferenz am 15.-19. Februar 2016 in Berlin statt. Die zweite Förderphase startete am 1. April 2016 und endete zum 31. März 2019.

Relevanz/Potenzial

Das Projekt soll nach Abschluss dabei helfen, viel genauere und treffsichere Aussagen zur Entwicklung der Niederschläge in einzelnen Regionen tätigen zu können. Wenn die entsprechenden Daten vorliegen, soll die Simulation potenziell für alle Regionen eingesetzt werden können. Die Forscher erhoffen sich einen Wissens- und Technologiesprung. Entscheidungsträger sollen besser abschätzen können, welche Niederschlagsentwicklung in ihrer Region zu erwarten ist. Die mit dem neuen Modell gewonnenen Ergebnisse können in künftige IPCC-Berichte einfließen.