Umrechnungstabelle: Kelvin (K) – Grad Celsius (°C)

 

180 K  =  -93,15 °C    /   190 K  =  -83,15 °C   /   200 K  =  -73,15 °C   /   210 K  =  -63,15 °C   /  

220 K  =  -53,15 °C    /   230 K  =  -43,15 °C   /   240 K  =  -34,15 °C

 

 

 

 

Umrechnungstabelle: Druck hPa/ Höhe

 

200 hPa  =  ca. 11.500 m Höhe   /   250 hPa  =  ca. 10.300 m Höhe   /  

300 hPa  =  ca.   9.100 m Höhe   /   350 hPa  =  ca.  8.000 m Höhe

 

 

 

 

 

4.3.3 Einfluss verschiedener Strahlungsszenarien

 

In diesem Abschnitt soll der Einfluss verschiedener Strahlungsszenarien untersucht werden. Dazu wurde das in Abschnitt 2.5 vorgestellte Strahlungsmodul im Modell aktiviert. Der Einfluß der Strahlung wird zu verschiedenen Jahres- und Tageszeiten und unterschiedlichen Bewölkungsszenarien getestet. Fur die verschiedenen Jahreszeiten (Sommer und Winter in den mittleren Breiten) liegen charakteristische atmosphärische Hintergrundprofile (Anderson et al., 1986) vor. Diese stellen ein Mittel über den Tagesgang dar und werden für beide Tageszeiten (Tag und Nacht) verwendet. Während des Tages gebe ich einen zeitlich konstanten Sonnenzenithwinkel von 45◦ vor. Nachts wird die solare Einstrahlung auf 0 gesetzt. Optional wurde nachts zusätzlich noch die Bodentemperatur verringert, um die nächtliche Abkühlung in der Grenzschicht zu berücksichtigen. Dies hatte einen geringen Einfluss auf die im EULAG-Gebiet ankommende terrestrische Strahlung und wird im Folgenden nicht mehr weiter diskutiert. Der Einfluss von Bewölkung unterhalb des Kondensstreifens wird untersucht, indem im Bereich von 4−6 km eine Wasserwolke mit einheitlichem Flüssigwassergehalt von 1 g /m3 vorgegeben wird. Ist im Folgenden von Bewölkung die Rede, ist die Präsenz dieser Wasserwolke gemeint und nicht etwa die durch den Kondensstreifen erzeugte Zirrusbewölkung. Im Folgenden wird untersucht, ob und wie die Kondensstreifenentwicklung von diesen drei Faktoren (Tageszeit, Jahreszeit, Bewölkung) abhängt. Zuerst einmal stellt man nach der Aktivierung des Strahlungsmoduls eine Abkühlung im gesamten EULAG-Gebiet außerhalb des Kondensstreifens fest, weil die Wasserdampfkonzentrationen im Vergleich zum Standardprofil aufgrund der eisübersättigten Schicht erhöht sind. Das Ausmaß dieser Hintergrundkühlung hängt vom Strahlungsszenario ab und beträgt maximal 2 K pro Tag. Dies führt zu einem ungewollten Feuchtenachschub im Simulationsgebiet, da der Effekt durch die übersättigte Schicht zustandekommt und nicht eine spezifische Eigenschaft des Kondensstreifens darstellt. Wie groß der Effekt dieser Hintergrundkuhlung auf den Kondensstreifen ist, wird anhand des Strahlungsreferenzlaufs abgeschätzt. Als Strahlungsszenario wird dazu eine Winternacht mit Bewölkung vorgegeben, bei dieser Vorgabe ist die Hintergrundkühlung mit am stärksten. Im Strahlungsreferenzlauf ist der Kondensstreifen zwar im EULAG und im Mikrophysikmodul vorhanden, jedoch werden bei der Übergabe an das Strahlungsmodul die Eiswassergehalte künstlich auf 0 gesetzt und so verhindert man die Entwicklung von strahlungsbedingter Dynamik im Kondensstreifen. Dadurch wird das ganze Gebiet (auch im Kondensstreifen!) mit ca. 1.5 K/d (siehe gestrichelte, schwarze Kurve in Abbildung 4.20) gekühlt. Es zeigt sich, daß die Entwicklung des Kondensstreifens im Strahlungsreferenzlauf (gestrichelte schwarze Linie) und im Lauf mit inaktiviertem Strahlungsmodul (durchgezogene schwarze Linie) sehr ähnlich ist (siehe Abbildung 4.22). Das langsame Abkühlen des ganzen Gebiets ist daher unerheblich und die unterschiedlichen 

 

 

Erwärmungsraten der verschiedenen Strahlungsszenarien im eisteilchenfreien Gebiet sind vernachlässigbar. Entscheidend für die Entwicklung des Kondensstreifens ist nur seine Erwärmung/Abkühlung relativ zum Hintergrund, da dies eine Vertikalbewegung des Kondensstreifens auslöst und die adiabatische Temperaturänderung das relative Feuchtefeld lokal viel stärker ändert. Ist im Folgenden von der Erwärmung oder Kühlung des Kondensstreifens die Rede, ist das immer relativ zur Hintergrundkühlung des jeweiligen Szenarios gemeint. Abbildung 4.19 zeigt die räumliche Verteilung der totalen Erwärmungsrate zum Zeitpunkt t = 6500 s für einen unbewölkten Sommertag an. In Gebieten mit maximalem Eiswassergehalt können Erwärmungsraten von über 15 K /d erreicht werden. Die Erwärmung führt zu einem Aufsteigen des Kondensstreifens. Im Vertikalwindfeld ist jedoch keine Signatur des Kondensstreifens zu erkennen, obwohl Größen wie der vertikale Eismassen und -kristallfluss bei diesem Strahlungsszenario eindeutig positiv sind. In der obersten Reihe in Abbildung 4.20 sind Vertikalprofile von horizontal gemittelten Erwärmungsraten innerhalb des EULAG-Gebiets für verschiedene Strahlungsszenarien gezeigt. In den linken Schaubildern sind alle Fälle ohne Bewölkung abgebildet, in den rechten Schaubildern die Fälle mit Bewölkung. Die Farbe der Kurven legt die Jahreszeit und die Bewölkung fest und die Tageszeit wird durch das Linienmuster festgelegt (Tag (durchgezogen) und Nacht (gepunktet)). Die mittleren Erwärmungsraten sind zum Zeitpunkt t = 6500 s angegeben und bis dahin haben sich die Kondensstreifen bei den verschiedenen Szenarien unterschiedlich entwickelt und sind in unterschiedlichen Höhen zu finden. Der Hauptbereich des Kondensstreifens ist durch dickere Linien gekennzeichnet und durch Pluszeichen begrenzt, noch besser ist das aber in den τhor-Profilen in Abbildung 4.21 zu sehen, die im Anschluss besprochen werden. In den Fällen ohne Bewölkung (linke Spalte) werden die Kondensstreifen immer erwärmt. Größtmöglichen Strahlungseinfluss hat man im Sommer, insbesondere während des Tages. Im Winter sind die Erwärmungsraten kleiner. Liegt eine Wasserwolke (rechte Spalte) unterhalb des Kondensstreifens, dann ist der Strahlungseinfluss immer kleiner als im wolkenfreien Fall. Die Erwärmungsraten im Kondensstreifen weichen geringer von der jeweiligen Hintergrundkühlung ab und während der Nacht und im Winter führt die Anwesenheit einer Wasserwolke gar zu einer Abkühlung des Kondensstreifens. Nur an Sommertagen verzeichnet man Erwärmung im Kondensstreifen, die aber auch viel kleiner ist als im entsprechenden Fall ohne Wasserwolke. Wenn Bewölkung vorliegt, sind die geringeren Erwärmungsraten im Kondensstreifen damit zu erklären, daß die Wasserwolke kälter ist als der Erdboden und dementsprechend weniger Energie im Infrarotbereich in der oberen Troposphäre ankommt. Die Kondensstreifen werden dadurch im thermischen Bereich nicht erwärmt (siehe mittlere Reihe in Abb. 4.20). Im Winter ist die Temperatur der Wasserwolke ungefähr um 20 K geringer als im Sommer und dies führt dann zu einer deutlichen Abkühlung des Kondensstreifens. Während des Tages hat die Strahlung einen günstigeren Einfluss auf die Kondensstreifenentwicklung als während der Nacht, da solare Strahlung immer nur absorbiert, nicht aber emittiert wird (unterste Reihe in Abb. 4.20). Schon in frühen Zirrenmodellstudien (Starr und Cox, 1985; Liu et al., 2003a,b) wurde gezeigt, daß sich Eiswolken aufgrund des Strahlungseinflusses bei Tag und Nacht unterschiedlich entwickeln. Zum Abschluss sei noch darauf hingewiesen, daß die Vertikalprofile Erwärmungsraten zeigen, die über den ganzen Simulationsbereich gemittelt werden und die Werte von der für alle hier gezeigten Simulationen konstanten Gebietsbreite abhängen. Im Gegensatz zu numerischen Studien von Zirren (Sölch, 2008; Liu et al., 2003a,b; Starr und Cox, 1985) erstreckt sich der Kondensstreifen nicht über die ganze Gebietsbreite und die gemittelten Werte sind daher nicht für die typischen Erwärmungsraten innerhalb der Eiswolke repräsentativ, die durchaus bis zu 20 K/d betragen können. Die hier gezeigten Vertikalprofile sind jedoch untereinander vergleichbar und zeigen somit die Größe des Strahlungseffekts für die verschiedenen Umgebungsbedingungen. Der Einfluss der unterschiedlichen Strahlungsszenarien wird in den Vertikalprofilen der optischen Dicken τhor (Abbildung 4.21) deutlich, die zu den Zeitpunkten t = 2000 s (oberste Reihe) und t = 6500 s (mittlere Reihe) gezeigt werden. In allen unbewölkten Szenarien steigt der Kondensstreifen auf, zum Zeitpunkt t = 2000 s um bis zu 100 m und nach 6500 s um bis zu 300 m. Die Differenz der Schwerpunkte (bezogen auf die Extinktion des Kondensstreifens) von Läufen mit Strahlung und der Standardsimulation nimmt mit der Zeit zu. 

 

 

Abbildung 4.21: Vertikalprofile der optischen Dicke τhor zu den Zeitpunkten t = 2000 s (oberste Reihe) und t = 6500 s (mittlere Reihe). Zeitliche Entwicklung des Schwerpunktes über die Extinktion (untere Reihe). Links: Fälle ohne Bewölkung, rechts: Fälle mit Bewölkung. Die Farben, Linienmuster, Spalteneinteilung und meteorologischen Bedingungen sind wie in Abbildung 4.20. Die schwarze, durchgezogene Linie zeigt zusätzlich noch die entsprechende Standardsimulation ohne aktiviertes Strahlungsmodul. 

 

 

Das bedeutet, daß die Kondensstreifen während des gesamten Simulationszeitraums aufsteigen und der Strahlungseinfluss in jedem Lebensalter der Kondensstreifen präsent ist. Mit dem Aufsteigen der Schicht nimmt auch die vertikale Erstreckung des Hauptbereichs des Kondensstreifens zu, da ein Teil der Partikel auf der Ausgangshöhe verharrt. Die optische Dicke τhor weist bei z = 700 m ein zusätzliches lokales Extremum auf. In den bewölkten Szenarien ist nach 2000 s noch kein Strahlungseinfluss zu erkennen. Die Kondensstreifen befinden sich alle in etwa im gleichen Höhenbereich wie der Kondensstreifen der Standardsimulation (ohne aktivierte Strahlungsroutine, schwarz). Auch zum späteren Zeitpunkt hat sich die Kondensstreifenschicht vertikal um maximal 100 m verschoben. Gemäß den vorhin gezeigten Erwärmungsraten sinkt die Schicht ab, wenn Nacht oder Winter ist und steigt auf, wenn ein Sommertag vorliegt. Der vertikale Schwerpunkt des Kondensstreifens (bezogen auf dessen Extinktion) ähnelt in allen Fällen dem des Standardlaufs. In Situationen mit Bewölkung ist die lokale Dynamik sehr viel weniger ausgeprägt als in einer wolkenlosen Atmosphäre. Die Auswirkungen der lokalen Konvektion auf die geometrischen und optischen Eigenschaften werden in Abbildung 4.22 veranschaulicht. Darin wird exemplarisch die Querschnittsfläche, die prädominante optische Dicke und die Gesamtextinktion gezeigt. Bei Fällen ohne Bewölkung (linke Spalte) sind signifikante Änderungen zum Standardfall zu verzeichnen. Während im Standardfall nach 10000 s die Fläche stagniert, wächst in den Fällen mit Strahlung die Fläche immer weiter an. Das charakteristische Abnehmen der Gesamtextinktion aufgrund der Austrocknung der Schicht setzt ein bis zwei Stunden später ein als in den Standardsimulationen. Der Strahlungseinfluss kann daher die Lebenszeit eines Kondensstreifens ausdehnen. Ebenso ist die optische Dicke generell um bis zu 30% höher, da die Eismasse (nicht abgebildet) größer ist. In den bewölkten Fällen hat die Strahlung keinen signifikanten Einfluss auf die drei gezeigten Größen. Im Falle eines Absinkens (braune und/oder gestrichelte Kurve) ist die Querschnittsfläche des Kondensstreifens um einige Prozentpunkte kleiner als im Standardlauf. Ebenso ist die optische Dicke und die Gesamtextinktion kleiner, da während des Absinkens Sublimation auftritt, um die Sättigung in der Luft beizubehalten und so die Gesamteismasse abnimmt. Bei einem bewölkten Sommertag (grüne, durchgezogene Linie) wirkt die Strahlung gegen Ende des Zeitraums positiv. Anfänglich ist die Fläche und Gesamtextinktion kleiner als im Standardfall. Möglicherweise wird der Kondensstreifen ähnlich wie in den blauen Kurven in der linken Spalte durch die hervorgerufene lokale Dynamik kompakter, da er im unteren Bereich stärker erwärmt wird als im oberen Bereich. Dieses Phänomen ist aber nicht signifikant, da durch unterschiedliche Realisierungen der Turbulenzfelder ähnliche Unterschiede auftreten können. Die Umgebungsbedingungen bei dieser Sensitivitätsstudie sind T = 217 K, RH∗ i = 130% und s = 0 s−1 . Die Eiskristallkonzentration und der Eiswassergehalt sind in diesem Fall hoch, da die hohe Eismasse (feucht und warm) wenig verdünnt (scherungsfreier Fall) wird und fuhrt somit zu hohen Erwärmungsraten im Kondensstreifen. Testsimulationen mit RH∗ i = 110% zeigten viel kleinere Unterschiede zum Lauf ohne Strahlung. Ist der Kondensstreifen wärmer, strahlt der Kondensstreifen mehr Energie ab, da die Temperaturdifferenz zum Erdboden oder zu einer eventuell vorhandenen Wasserwolke geringer ist. Die reduzierte Temperaturdifferenz ist jedoch ein Effekt zweiter Ordnung, da bei höheren Temperaturen die Eismasse größer ist und so mehr solare und auch thermische Strahlung absorbiert wird. Der hier quantifizierte Strahlungseinfluss sollte aufgrund der gewählten Umgebungsbedingungen als obere Abschätzung betrachtet werden.

 

 

 

Zusammenfassend kann man festhalten, daß die Strahlung einen signifikanten positiven Einfluss hat, wenn die Umgebungsbedingungen (wie Feuchte und Temperatur) für den Kondensstreifen günstig sind. Berücksichtigt man den Strahlungseinfluss auf die Kondensstreifen, so ist deren Entwicklung von Bewölkung, Jahreszeit und Tageszeit in absteigender Priorität abhängig. Die Kondensstreifenentwicklung wird durch Wolkenfreiheit, Sommer- und Tagesbedingungen begünstigt.

 

 

 

 

4.3.4 Variation der anfänglichen Eiskristallanzahl und -masse

 

In diesem Kapitel wird der Einfluss der anfänglichen Eiskristallanzahl und -masse untersucht. Die Standardsimulation mit T = 222 K, RH∗ i = 130% und s = 0 s−1 wird mit Simulationen verglichen, bei denen zu Beginn der Dispersionsphase die Anzahlkonzentration N der Eiskristalle verdoppelt oder halbiert wurde. Die Kristallgesamtanzahl N ist dann entsprechend doppelt oder halb so groß wie im Standardfall. Da die Eismasse unverändert bleibt, ändert sich der mittlere Durchmesser. In einem weiteren Test wurde die Eismasse entsprechend der Eiskristallanzahl zusätzlich verdoppelt oder halbiert. Der mittlere Durchmesser ist dann wie in der Standardsimulation. Es zeigt sich (siehe Abbildung 4.23), daß die anfängliche Veränderung der Eismasse (gestrichelte/gepunktete Kurve) wenig Einfluss auf die spätere Entwicklung hat. Die Eismasse nimmt im Laufe der Zeit stark zu und die anfänglichen Unterschiede in der Eismasse werden schnell ausgeglichen. Die anfänglichen Unterschiede in N bleiben im Gegensatz zu I über die gesamte Simulationsdauer erhalten. Ist die Teilchenanzahl höher, dann ist die Querschnittsfläche größer, da höhere Kristallkonzentrationen in den Randgebieten des Kondensstreifens den überschüssigen Wasserdampf schneller abbauen. Der Eiswassergehalt ist höher und die Teilchen werden detektierbar (χ ≥ χ0). Die Ausbreitung des Kondensstreifens setzt sich schneller fort. Die Eismasse des gesamten Kondensstreifens ist höher. Die höhere Teilchenanzahl als auch die größere Masse sorgen für höhere optische Dicken. Die Unterschiede bleiben über die gesamte Simulationsdauer erhalten. Die Gesamtextinktion kann ebenfalls beträchtliche Unterschiede aufweisen. Die Klimawirkung hängt also möglicherweise stark von der anfänglichen Anzahl an gebildeten Eispartikeln ab. Ferner folgt, daß der unterschiedlich starke Kristallverlust während der Wirbelphase die späteren Eigenschaften des Kondensstreifens beeinflusst. 

 

 

 

4.3.5 Einfluss der Dicke der übersättigten Schicht

 

Die Dicke LRHi∗ der Schicht mit uniformer relativer Feuchte war in der Standardsimulation 1 km. Die Gebiete mit linear abfallender relativer Feuchte weisen ebenfalls bis zu einer bestimmten Höhe noch Übersättigung auf. Bei den hier vorgestellten Simulationen mit RH∗ i = 120% ist die übersättigte Schicht ca. 1.3 km dick, wobei ungefähr 1 km davon unterhalb der Flughöhe ist (siehe Abbildung 4.2 links). In dieser Abbildung sind auch die RHi-Profile für die weiteren Simulationen mit LRH∗ i = 800 m, 600 m und 400 m gezeigt. Die Dicke der untersättigten Schicht unterhalb der Flughöhe ähnelt dem Wert von LRHi∗ , da die Flugzeugposition in etwa so weit unterhalb der oberen Grenze liegt wie die linear abfallende Schicht übersättigt ist.

 

 

 

In allen Fällen ist der primäre Nachlauf zu Beginn der Dispersionsphase in der übersättigten Schicht zu finden, da das Eis am Ende der Wirbelphase nicht weiter als 300 m abgesunken ist. Die weiteren Umgebungsbedingungen sind T = 217 K und s = 0 s−1 . Die Standardsimulationen zeigten, daß das Höhenwachstum größtenteils durch die Bildung von Fallstreifen und nicht durch diffusives Wachstum in vertikaler Richtung geschieht. Ebenso bleibt der Hauptbereich des Kondensstreifens ungefähr auf seiner ursprünglichen Höhe. Eine dünnere übersättigte Schicht schwächt daher nicht den Hauptbereich des Kondensstreifens, sondern reduziert nur die Höhe des Fallstreifens, da nur dieser in den untersättigten Bereich hineinreicht. Dies wird in den Vertikalprofilen der optischen Dicke τhor deutlich (siehe Abbildung 4.24). Nach 2000 s haben sich noch keine Fallstreifen ausgebildet und die Profile sind für die unterschiedlichen Schichtdicken identisch. Nach t = 6500 s und 11000 s ist eine Schwächung der Fallstreifen für LRH∗ i = 600 m (dunkelblau) und insbesondere LRH∗ i = 400 m (braun) zu sehen. Im untersättigten Bereich fällt τhor auf 0 ab und die vertikale Erstreckung der Fallstreifen ist kleiner. Der Hauptbereich des Kondensstreifens ändert sich nicht wesentlich. Die Auswirkungen auf die zeitliche Entwicklung von optischen und mikrophysikalischen Eigenschaften wird in Abbildung 4.25 gezeigt. Da der Hauptbereich die meisten Eiskristalle enthält und nur wenige Teilchen im Fallstreifen sind, verdampfen bei kleineren LRH∗ i nicht wesentlich mehr Eiskristalle als bei großen LRH∗ i. Sind die Fallstreifen kleiner, nimmt auch die optische Dicke τ (entlang der vertikalen Sichtachse) ab. Da die Fallstreifen mit zunehmender Zeit mächtiger werden, fällt die optische Dicke bei großen übersättigten Schichten langsamer ab, da die Verluste im Hauptbereich durch die Fallstreifen kompensiert werden. Im Standardfall mit LRH∗ i = 1 km tritt eine Abnahme der Gesamtextinktion nach 10000 s auf. Die Sedimentation aus dem Hauptbereich ist für alle LRH∗ i gleich. Bei geringeren Schichtdicken kann der Eismassenverlust im Hauptbereich schon zu früheren Zeitpunkten nicht mehr durch eine Stärkung der Fallstreifen kompensiert werden. Nimmt man den Umkehrpunkt in der Gesamtextinktion als Charakteristik für die Lebenszeit, so sinkt diese von ungefähr drei Stunden auf weniger als zwei Stunden.

 

 

 

 

 

 

4.3.6 Turbulentes Verdampfen - Variation des Sublimations- parameters

 

Alle bisher gezeigten Simulationen zeigen einen steten Verlust an Eiskristallen. Dieser Verlust kommt nicht durch Sedimentation, sondern durch Sublimation zustande. Turbulente Fluktuationen sorgen für kurzzeitige Untersättigungen innerhalb des Kondensstreifens, wenn dort die Luft im Mittel gesättigt ist. Die Wahl des Parameters α legt fest, wie hoch der Kristallverlust ist.

 

 

 

 

Diese Sensitivitätsstudie ist aus zweierlei Gründen wichtig. Es besteht eine generelle Unsicherheit bei der Bestimmung des Parameters α. Numerische Studien von Harrington et al. (1995) lassen Werte von 1.0 bis 1.5 vernünftig erscheinen. Zweitens liegt die Vermutung nahe, daß bei dem Wert von 1.1, der in den bisherigen Simulationen gewählt wurde, der Kristallverlust in der Dispersionsphase überschätzt wird. Bei der Berechnung des fraktionellen Kristallverlusts fn = fm α fließt keine Information über die mittlere Größe der Eisteilchen ein. Der Kristallverlust wird also unabhängig vom Effektivradius der Eisteilchen bestimmt, ein bestimmter Verlust von Eismasse fm zieht also immer den gleichen Bruchteil fn an verlorenen Eiskristallen nach sich. In den Dispersionsphasensimulationen setzt turbulentes Verdampfen erst dann ein, wenn die überschüssige Feuchte in der Atmosphäre abgebaut ist und die Teilchen dementsprechend angewachsen sind. Dann sollten jedoch keine Teilchen durch turbulente Untersättigungen, die nur wenige Prozent betragen und über kleine Zeiträume (Sekunden) andauern, vollständig verdampfen. Für Simulationen in der Dispersionsphase scheint es daher sinnvoller, einen höheren Wert für α zu verwenden, sofern der modellbedingte Kristallverlust durch turbulente Untersättigungen unterdrückt werden soll. Sorgen Prozesse wie Subsidenz in der Realität für Kristallverlust und will man dies im Modell realistisch simulieren, so muss α variabel von der relativen Feuchte oder auch der mittleren Größe der Eisteilchen in der Gitterbox vorgeschrieben werden. In Abbildung 4.26 ist die zeitliche Entwicklung der Eiskristallanzahl, der mittleren optischen Dicke, der Eismasse und der Gesamtextinktion gezeigt. Simulationen mit α = 1.05 und α = 1.15 zeigen die Sensitivität um den Standardwert 1.1. Bei kleinerem α verdampfen mehr Eiskristalle. Insbesondere während der ersten 1000 s, wenn noch Wirbelreste und flugzeuginduzierte Turbulenz vorhanden ist, entwickelt sich N unterschiedlich. Ab t = 3000 s sind die Verlustraten −N˙ (t) fur die drei Parameterwerte ähnlich. Der Kristallverlust durch turbulentes Verdampfen ist durch kleine Änderungen in α nicht beeinflusst. Ein weiterer Lauf wurde mit α = 1.5 durchgeführt. Bei dieser Parameterwahl wird der Kristallverlust zu Beginn der Dispersionsphase unterschätzt. Man verliert in den ersten 1000 s nur wenige Eiskristalle, obwohl aufgrund des Wirbelabsinkens noch Eiskristalle verdampfen sollten. Danach ist im Modell weiterhin nur ein geringer Verlust zu verzeichnen, was in dieser Phase jedoch durchaus realistisch ist. Durch Vorgabe eines variablen Sublimationsparameters kann erreicht werden, daß während der ersten 1000 s Eiskristalle verdampfen, anschließend jedoch der Verlust durch turbulentes Verdampfen gering ist (siehe dazu Referenzlauf 1 in 4.4.2). Generell hat die unterschiedliche Entwicklung in N Auswirkungen auf die weiteren Größen des Kondensstreifens. Ist N größer, so nehmen die optischen Dicken zu, da die Effektivradien kleiner sind. Ebenso nimmt die Eismasse zu, weil die Kondensstreifenfläche durch turbulente Diffusion schneller anwächst. Aufgrund der höheren Anzahldichten wird die Übersättigung in den Randgebieten schneller abgebaut und die Kondensstreifen breiten sich schneller aus. Im Inneren des Kondensstreifens kann die Eismasse nicht zunehmen, da dort immer genug Eiskristalle vorhanden sind, um die Übersättigung innerhalb kurzer Zeit komplett abzubauen. Die höhere Eismasse und die kleineren Effektivradien sorgen für eine höhere Gesamtextinktion. Auch im Fall α = 1.5 mit annähernd konstantem N setzt nach ein paar Stunden die Schwächung des Kondensstreifens ein. Die Abnahme der Gesamtextinktion hat also mit der Austrocknung der Kondensstreifenschicht und einem Eismassenfluß aufgrund von Sedimentation zu tun. Die Abnahme von N , wie sie in allen Standardsimulationen beobachtet wurde, ist von untergeordneter Natur fur die Schwächung des Kondensstreifens. Letztendlich ist die N -Streuung für verschiedene α zu einem festen Zeitpunkt kleiner als die generelle Unsicherheit in der anfänglichen Eiskristallanzahl. Im Abschnitt 4.3.4 haben wir gesehen, daß anfangliche Unterschiede in N die Eigenschaften eines Kondensstreifens über seine ganze Lebenszeit ändern können. Die mittleren optischen Dicken für verschiedene α sind also innerhalb eines generellen Unsicherheitsbereichs. Die generellen Aussagen, die man aus den Standardsimulationen ableitet, bleiben trotz der Schwäche in der Sublimationsparametrisierung erhalten. Fur die Berechnung der optischen Dicken stellt die generelle Variabilität in der anfänglichen Eiskristallanzahl eine größere Ungenauigkeit dar als die unterschiedliche Entwicklung während der Dispersionsphase aufgrund der Sublimationsparametrisierung.

 

 

 

4.4 Sondersimulationen

 

In diesem Abschnitt werden weitere Simulationen diskutiert. Eine Motivation bei der Durchführung dieser Simulationen bestand in der Absicht, im Modell Kondensstreifen mit höheren optischen Dicken zu generieren. Generell weisen Kondensstreifen in numerischen Simulationen meist optische Dicken kleiner als 0.5 auf und liegen damit unter den aus den Satellitenmessungen abgeleiteten Werten. Die optische Dicke wächst linear mit dem Eiswasserpfad und ungefähr invers proportional mit dem Effektivradius an (siehe Gleichungen 2.11 und 2.10). Zuerst werden Simulationen mit T = 227 K vorgestellt, da dann die optischen Dicken aufgrund der höheren Eismassen größer sein sollten als in den Standardsimulationen. Andererseits nimmt die optische Dicke zu, wenn der Effektivradius der Teilchen durch höhere Eiskristallanzahlen kleiner ist. Daher wird in weiteren Simulationen uberprüft, unter welchen Umständen die Bildung von weiteren Eiskristallen erfolgt. Dies kann einerseits durch synoptischskalige Hebungsprozesse oder durch strahlungsbedingtes Aufgleiten des Kondensstreifens erfolgen, da in beiden Fällen die relative Feuchte ansteigt. Bei Simulationen mit synoptischskaligen Hebungsprozessen entsteht ein Zirrus, der mit dem Kondensstreifen um den verfügbaren Wasserdampf konkurriert. Es wird daher versucht, Kriterien zu finden, mit denen der gealterte Kondensstreifen innerhalb der entstandenen Zirruswolke identifizierbar bleibt. Diese Untersuchung kann nur exemplarisch erfolgen, da auch Zirren eine hohe Variabilität in ihrer mikrophysikalischen Zusammensetzung aufweisen und deren Entwicklung stark an den Vertikaltransport der Luftschicht gebunden ist, der in dieser Studie nur vereinfacht modelliert wird. In einem weiteren Abschnitt wird untersucht, ob durch strahlungsbedingtes Aufgleiten des Kondensstreifens die Bildung von neuen Teilchen initiiert wird. Es muss jedoch betont werden, daß die Teilchenanzahl in Kondensstreifen generell höher ist als in Zirren und man nicht erwarten kann, daß sich die Teilchenanzahl durch natürliche Bildungsprozesse substanziell erhöhen lässt. Daher ändern sich die Effektivradien nur geringfügig, wie folgende Abschätzung zeigt. Verdoppelt man die Eiskristallanzahl bei gleichbleibender Eismasse, so ist die maximale Länge L der Teilchen um den Faktor 2(1/2.2) = 1.35 kleiner, wie aus der Massen-Längenrelation (siehe Gleichung A.3) abgeleitet werden kann. Die Reduzierung des Effektivradius ist aufgrund des variablen Aspektverhältnisses noch kleiner. Dies führt letztendlich zu einer Zunahme der optischen Dicke um höchstens 30%. Dies ist auch in Abschnitt 4.3.4 zu sehen. Dort zeigen Simulationen mit verdoppelter anfänglicher Eiskristallanzahl ebenfalls um 30% höhere optische Dicken.

 

 

 

 

Umrechnungstabelle: Kelvin (K) – Grad Celsius (°C)

 

180 K  =  -93,15 °C    /   190 K  =  -83,15 °C   /   200 K  =  -73,15 °C   /   210 K  =  -63,15 °C   /  

220 K  =  -53,15 °C    /   230 K  =  -43,15 °C   /   240 K  =  -34,15 °C

 

 

 

 

Umrechnungstabelle: Druck hPa/ Höhe

 

200 hPa  =  ca. 11.500 m Höhe   /   250 hPa  =  ca. 10.300 m Höhe   /  

300 hPa  =  ca.   9.100 m Höhe   /   350 hPa  =  ca.  8.000 m Höhe

 

 

 

 

 

4.4.1 Warmer Fall 

 

 

Bei einer Temperatur von T = 227 K kann man im Allgemeinen nicht mehr erwarten, daß sich Kondensstreifen bilden. Daher wurden innerhalb der Standardsimulationen keine Simulationen bei dieser Temperatur durchgeführt. Fliegt das Flugzeug im Druckbereich von 250 hPa bis 300 hPa, dann entstehen nach dem SchmidtAppleman-Kriterium Kondensstreifen nur, wenn die relative Feuchte in der Umgebung mindestens 130% beträgt. Da hohe Temperaturen eher in niedrigeren Höhen vorkommen, ist die Druckbedingung in den Extratropen in den meisten Fällen sowieso erfüllt (siehe Abbildung 6.2 in Spichtinger, 2004). In den Tropen ist das Schmidt- Appleman-Kriterium bei T = 227 K meistens nicht erfüllt (siehe Abbildung 1.2). In diesem Abschnitt werden vier weitere Simulationen vorgestellt. Die relative Feuchte RH∗ i ist 130% oder 140%. Die Scherung ist entweder 0 s−1 oder 6·10−3 s −1 . Läufe mit noch höheren Feuchten sind nicht sinnvoll, da dann der Schwellwert für homogene Nukleation überschritten ist. In diesem Fall sollten sich Zirren gebildet haben und die Feuchte wäre an Stellen, wo Nukleation stattgefunden hat, reduziert. Die Annahme einer uniformen relativen Feuchte ist in diesem Fall zu idealisiert. Um Kondensstreifen in einem Zirrus zu simulieren, sind umfassendere Studien über das Feuchtefeld und den Vertikaltransport der Luftmassen nötig. Die Ergebnisse der vier Läufe werden mit Läufen der Temperatur T = 222 K, Feuchte RH∗ i = 130% und Scherung s = 0 bzw. 6·10−3 s −1 verglichen, da dies die Standardsimulationen sind, bei denen die Kondensstreifen am meisten Eismasse haben und am optisch dicksten sind. Die Simulation mit T = 227 K und RH∗ i = 140% sollte Maximalabschätzungen für die Größen wie Eismasse, Gesamtextinktion und optische Dicke liefern, da bei dieser Konstellation am meisten überschüssiger Wasserdampf in der Atmosphäre vorhanden ist. Mächtigere Kondensstreifen können nur entstehen, wenn die Kondensstreifenschicht aufgrund des Strahlungseinflusses oder die Luftmasse durch synoptischskalige Bewegungen aufsteigt. Die geometrischen Eigenschaften ändern sich nicht, wenn die Temperatur von T = 222 K auf T = 227 K erhöht wird. Die relative Feuchte ist in allen Fällen so hoch, daß der scherungsbedingte Flächenzuwachs ausgeschöpft ist. In Abbildung 4.27 sind Größen gezeigt, die sich durch die Temperaturerhöhung verändert haben. Aufgrund des erhöhten Wasserdampfangebotes kann die Eismasse der Kondensstreifen bei T = 227 K doppelt so groß sein wie im Fall T = 222 K. Bei hoher Scherung sind bis zu 30 kg Eis pro Flugmeter im Kondensstreifen vorhanden. Die Entwicklung der Gesamtextinktion ist an die Entwicklung der Eismasse gekoppelt und ist ebenfalls nochmals höher. Die prädominante optische Dicke liegt zwischen 1 und 0.5. Die maximale optische Dicke kann anfänglich Werte über 1 annehmen. Es sei nochmal betont, daß die Werte zu Beginn der Simulation (erste 500 Sekunden) noch von sehr schmalen Kondensstreifen stammen und diese mit einem Satelliten noch nicht detektierbar wären. Bemerkt werden sollte außerdem, daß sich aufgrund des erhöhten Sedimentationsflusses die Kondensstreifen bei höheren Temperaturen schneller auflösen und nach ca. 3 Stunden keine wesentlichen Unterschiede mehr zwischen den Fällen mit 222 K und 227 K bestehen.

 

 

Abbildung 4.27: zeitliche Entwicklung der prädominanten optischen Dicke, der Gesamtextinktion und der Eismasse bei T = 227 K und RH∗ i = 130% (braun) oder RH∗ i = 140% (magenta). Als Referenzlauf (schwarz) dient der Lauf mit T = 222 K und RH∗ i = 130%. Die Scherung ist 0 s−1 (durchgezogen) oder 6·10−3 s −1 (gepunktet-gestrichelt). 

 

 

 

4.4.2 Synoptischer Vertikaltransport

 

In diesem Abschnitt wird exemplarisch ein Fall vorgestellt, in dem synoptischskalige Hebungsprozesse das Feuchtefeld ändern. Dadurch ändert sich primär das Depositionswachstum der vorhandenen Eiskristalle und außerdem können neue Eiskristalle entstehen. Im Modell wird dem Temperaturfeld dazu eine Kühlrate als externer Antrieb aufgeprägt. Zu Beginn der Simulation beträgt die relative Feuchte RH∗ i = 120% und die Temperatur 217 K. Die Scherung bleibt zeitlich unverändert s = 0 s−1 . Zwischen t = 1000 s und 3000 s gleitet die gesamte Luftmasse mit w0 = 10 cm s−1 auf und wird adiabatisch mit der Rate ∂T ∂t = w0Γd gekühlt. Am Ende ist die Schicht um 200 m aufgestiegen. Die Abkühlung um fast 2 K entspricht einer Zunahme der relativen Feuchte auf 152%. Zwischen t = 4000 s und 6000 s sinkt die ganze Schicht mit der gleichen Geschwindigkeit ab und ist am Ende wieder am Ausgangsniveau angekommen. In den vorgestellten Untersuchungen ist entweder keine, homogene oder heterogene Nukleation zugelassen. Die neu gebildeten Eisteilchen (sofern Nukleation zugelassen ist) und die Kondensstreifen-Eisteilchen werden, wie in Abschnitt 2.3 erklärt, in separaten Eisklassen behandelt und somit kann deren Konkurrenz untersucht werden. Simulationen mit homogener Nukleation untersuchen die Konkurrenz zwischen Kondensstreifen und natürlich gebildetem Zirrus. In einer zweiten Simulationsreihe ist nur heterogene Nukleation zugelassen. Als Kondensationskeime dienen ausschließlich die Rußkerne der verdampften Eiskristalle des Kondensstreifens. Es gibt Anhaltspunkte, daß sich diese Aerosole aufgrund ihrer Vorgeschichte besonders gut dazu eignen (Präaktivierung des Aerosols). Zuerst werden zwei Referenzläufe durchgeführt, die keine Nukleation zulassen. Dadurch können die zwei unterschiedlichen Effekte (geändertes Depositionswachstum und Neubildung von Eisteilchen) isoliert betrachtet werden.

 

 

 

Ohne Nukleation

 

Im Referenzlauf 1 wird kein Aufgleiten oder Absinken vorgegeben und die Hintergrundfeuchte bleibt konstant 120%. Einziger Unterschied zu den Standardsimulationen ist eine verbesserte Sublimationsparametrisierung. Der Sublimationsparameter α variiert mit der relativen Feuchte, zwischen RHi = 98% und 92% nimmt α linear von 1.5 auf 1.1 ab. Außerhalb dieses Feuchtebereichs wird α konstant fortgesetzt. Dadurch wird Kristallverlust durch turbulente Fluktuationen unterdrückt. Bei hohen Untersättigungen um 5 − 20%, wie sie in absinkenden Luftmassen vorkommen, verdampfen aber Kristalle im Modell. Diese Sublimationsparametrisierung wird nun in allen hier gezeigten Läufen verwendet. Im Referenzlauf 2 wird ein synoptischer Vertikaltransport nach oben beschriebenem Muster vorgegeben. Da keine Nukleation erlaubt ist, wird allein der Einfluß der Vertikalbewegung auf die Kondensstreifenentwicklung untersucht. Abbildung 4.28 zeigt die zeitliche Entwicklung von verschiedenen Größen für die beiden Referenzläufe und die Standardsimulation mit RH∗ i = 120%. Durch die geänderte Sublimationsparametrisierung (Referenzlauf 1) verdampfen weniger Eiskristalle durch turbulente Untersättigungen als in der Standardsimulation. Dies hat kleinere Effektivradien und eine größere optische Dicke zur Folge. Weit interessanter ist aber die Entwicklung eines Kondensstreifens in einer Luftmasse mit Vertikalbewegung (Referenzlauf 2). Während des Aufgleitens zwischen t = 1000 s und 3000 s gehen keine Kristalle verloren und die Eismasse nimmt aufgrund des erhöhten Feuchteangebotes zu. Die Teilchen wachsen im Mittel stärker an als im Referenzlauf 1. Während des Absinkens nimmt die Eismasse wieder ab, um Sättigung in der Luft zu erreichen. Zum Zeitpunkt t = 6000 s ist wieder das Ausgangsniveau erreicht und die Hintergrundfeuchte liegt wieder bei 120%. Die während des Aufgleitens hinzugewonnene Eismasse sollte also mit einer gewissen Verzögerung wieder vollständig verdampfen. Es zeigt sich jedoch, daß sich der Kondensstreifen danach im Vergleich zum Referenzlauf 2 schneller auflöst, da der Eismassenzuwachs während des Aufgleitens rasch zu einer erhöhten Sedimentation (siehe Abbildung 4.28 unten rechts) führt.

 

 

Abbildung 4.28: zeitliche Entwicklung der Eiskristallanzahl, der Eismasse, des extinktionsgewichteten Effektivradius, der Gesamtextinktion und prädominanten optischen Dicke, Sedimentationsverlust für Referenzlauf 1 (gepunktet), Referenzlauf 2 (gestrichelt) und die Standardsimulation (durchgezogen) mit RH∗ i = 120%, T = 217 K und s = 0 s−1 . Die vertikalen Linien markieren die Zeitpunkte, bei denen sich w0 ändert.

 

 

Homogene Nukleation

 

Im nächsten Lauf (HOM-Lauf genannt) ist homogene Nukleation zugelassen. Während des Aufgleitens entstehen weitere Eisteilchen, die die "homogene“ Eisklasse bilden. Damit wird untersucht, ob das Kondensstreifenwachstum durch den umliegenden natürlichen Zirrus beeinträchtigt ist und der Kondensstreifen vom natürlichen Zirrus aufgrund unterschiedlicher optischer oder mikrophysikalischer Eigenschaften unterscheidbar bleibt. Anhand von Abbildung 4.29 wird zuerst die erste Teilfrage beantwortet, indem der Kondensstreifen aus dem HOM-Lauf (rot, gestrichelt) mit dem Referenzlauf 2 (schwarz, gestrichelt) verglichen wird. Die Eiskristallanzahl entwickelt sich sehr ähnlich und auch die Eismassen unterscheiden sich erst nach 3 − 4 Stunden leicht voneinander. Die mittleren Effektivradien zeigen schon früher Unterschiede. Dies steht aber nicht im Widerspruch zu den geringen Unterschieden in I und N , da die Effektivradien bei der Mittelung mit der Extinktion gewichtet werden und somit hauptsächlich durch die Effektivradien im Bereich mit der größten Extinktion bestimmt werden. Qualitativ entwickeln sich die Kondensstreifen jedoch sehr ähnlich und die mittleren optischen Dicken lassen keine Schwächung des Kondensstreifens innerhalb des natürlichen Zirrus im Vergleich zu einem isolierten Kondensstreifen erkennen. Die Entwicklung ist durch den umliegenden Zirrus weit weniger beeinflusst als durch das geänderte Depositionswachstum (wie die qualitativen Unterschiede der beiden Referenzläufe offenbaren). Die geringe Beeinträchtigung des Kondensstreifens durch den natürlichen Zirrus kann teilweise auf der Scherungsfreiheit des untersuchten Falls beruhen, da bei einem gescherten Fall eine größere Überlappung mit dem Zirrus möglich ist. Die ersten Teilchen des Zirrus entstehen am Ende der Aufgleitperiode (t ≤ 3000 s). Während t = 3000 s und 4000 s steigt die Luft nicht mehr weiter auf. Jedoch erhöhen turbulente Geschwindigkeitsfluktuationen lokal die relative Feuchte, wodurch es weiterhin zu Nukleationsereignissen kommt. Die absoluten Werte der Eiskristallanzahl und der Eismasse des Zirrus lassen sich nicht mit den Kondensstreifengrößen vergleichen, da diese Größen von der Fläche des Simulationsgebiets abhängen. Es zeigt sich aber, daß die Effektivradien im natürlichen Zirrus größer sind, dies jedoch keinen signifikanten Einfluss auf die mittlere optische Dicke hat und die Unterschiede zwischen natürlichem Zirrus und Kondensstreifen klein sind. Generell kann die optische Dicke von natürlichen Zirren je nach Aufgleitprozess und Dicke der übersättigten Schicht auch größer sein. Die vorliegende Simulation zeigt aber exemplarisch, daß sich die mittlere optische Dicke nicht eignet, um flugzeuginduzierte von natürlichen Zirren zu unterscheiden. Wie der Kondensstreifen verliert auch der Zirrus nach t = 6000 s Eiskristalle und Eismasse, es sind aber keine qualitativen Unterschiede zur Auflösung eines Kondensstreifens offensichtlich. Die Abbildungen auf den Seiten 113 und 114 zeigen für einen Zirrus mit Kondensstreifen optische, mikrophysikalische und meteorologische Größen. Der Kondensstreifen befindet sich zwischen x = 10 . . . 15 km. Der Kondensstreifen ist bei den meisten dargestellten Größen nicht eindeutig vom umliegenden Zirrus zu unterscheiden. Einzig die Anzahldichte kann eindeutige Hinweise über den Ort des Kondensstreifens liefern, da sie zu allen Zeitpunkten über den typischen Werten des Zirrus liegt. Der Eiswassergehalt wird von der Hintergrundfeuchte bestimmt und ist im Kondensstreifen und im Zirrus etwa gleich groß. Die relative Feuchte erreicht im Kondensstreifen großflächig Sättigung, während innerhalb des Zirrus teilweise Übersättigung anzutreffen ist. Ein solches Muster in der Feuchteverteilung kann aber auch durch dynamische Prozesse entstehen und deutet nicht zwangsläufig auf die Existenz eines Kondensstreifens hin. Die räumliche Verteilung der optischen Dicke gibt ebenfalls keinen Hinweis auf die Position des Kondensstreifens. Die Extinktion ist im Kondensstreifen zwar zu jedem Zeitpunkt höher als im Zirrus, jedoch ändern sich die Absolutwerte mit der Zeit so stark, daß auch damit der Kondensstreifen nicht eindeutig zu identifizieren ist. Die Effektivradiusverteilung weist wie die relative Feuchte innerhalb des Kondensstreifens homogenere Strukturen auf als im Zirrus.

 

 

Abbildung 4.29: zeitliche Entwicklung der Eiskristallanzahl, der Eismasse, des extinktionsgewichteten Effektivradius und der prädominanten optischen Dicke für den HOM-Lauf mit homogener Nukleation [rote Kurven: KondensstreifenEisklasse (gestrichelt), homogene Eisklasse (gepunktet), Summe beider Klassen (durchgezogen)] im Vergleich zum Referenzlauf 2 (schwarze, gestrichelte Linie) ohne Nukleation. Die vertikalen Linien markieren die Zeitpunkte, bei denen sich w0 ändert. 

 

 

 

 

Heterogene Nukleation

 

In diesem Abschnitt werden Läufe vorgestellt, in denen heterogene Nukleation erlaubt ist. Als Kondensationskeime dienen ausschließlich die Rußkerne, die nach dem Verdampfen der Eiskristalle des Kondensstreifens übrigbleiben. Es wird angenommen, daß jeder Eiskristall genau ein Rußteilchen besitzt. Diese Aerosole eignen sich aufgrund ihrer Vorgeschichte vermutlich besonders gut zur Re-Nukleation. Die genauen Feuchteschwellwerte für diesen Prozess sind jedoch nicht bekannt. Um dieser Unsicherheit Rechnung zu tragen, werden drei Läufe mit einem jeweils konstanten heterogenen Feuchteschwellwert RHhet = 110%, 120% oder 130% durchgeführt, die HET110, HET120 und HET130 bezeichnet werden. Zu Beginn der Simulation sind ungefähr so viele Kondensationskeime wie Eiskristalle vorhanden, da während der Wirbelphase ungefähr die Hälfte der Eiskristalle verdampft ist. Wurden alle Kondensationskeime renukleieren, wären wieder so viele Eiskristalle wie zu Beginn der Wirbelphasensimulationen vorhanden (N0 = 3.4 · 1012 m−1 ). In Abbildung 4.32 ist die Gesamteiskristallanzahl (Summe aus Kondensstreifenklasse und heterogener Eisklasse) dargestellt. Setzt Nukleation erst bei RHi ≥ 120% ein, bilden sich nur sehr wenige Eiskristalle und die Kondensstreifen entwickeln sich fast unverändert zum Referenzlauf 2 ohne Nukleation. Die Kondensationskeime befinden sich größtenteils innerhalb des Kondensstreifens, wo die relative Feuchte RHi ≈ 100% ist und nur ein geringer Bruchteil des Aerosols gelangt in Bereiche, in denen der überschüssige Wasserdampf nicht durch vorhandene Eiskristalle abgebaut wird. Nur im Lauf HET110 erhöht sich die Eiskristallanzahl, da ungefähr 20% der vorhandenen Aerosole renukleieren. Jedoch sind auch bei diesem geringen Schwellwert die Auswirkungen auf die Eismasse, den Effektivradius und die mittlere optische Dicke gering.

 

 

 

Abbildung 4.33: zeigt die relative Feuchte für s = 0 s−1 zum Zeitpunkt t = 3500 s (links oben) und t = 14000 s (links unten) sowie für s = 10·10−3 s −1 zum Zeitpunkt t = 3500 s (rechts oben) und t = 10000 s (rechts unten). Isolinien des Eiswassergehalts [mg/m3 ] sind schwarz eingezeichnet (äußerste Linie mit IW C = 0.01 mg/m3 ).

 

 

 

 

4.4.3 Nukleation von Eisteilchen durch strahlungsbedingte Dynamik

 

Wie bereits gezeigt wurde, kann der Strahlungseinfluss zu einem Aufgleiten des Kondensstreifens führen und somit lokal die Feuchte anheben. Bei Jensen et al. (1998) wird dadurch homogene Nukleation hervorgerufen. Nach den Ergebnissen aus dem vorherigen Abschnitt kann man nicht erwarten, daß innerhalb des Kondensstreifens neue Eiskristalle entstehen, da die Übersättigung von den vorhandenen Eiskristallen abgebaut wird. Jedoch wird durch das Aufgleiten des Kondensstreifens auch die eisteilchenfreie Luft oberhalb und unterhalb des Kondensstreifens nach oben gedrückt. Insbesondere bei breiten Kondensstreifen kann die darüber liegende Luft nicht horizontal abfließen. Ob in diesen Bereichen homogene Nukleation stattfindet, wird anhand von Simulationen geklärt, bei denen die Umgebungsbedingungen so vorgegeben werden, daß ein maximales Aufgleiten des Kondensstreifens zu erwarten ist. Die Temperatur ist T = 222 K, die Feuchte ist RH∗ i = 140%, die Scherung ist entweder 0 s−1 oder 10·10−3 s −1 und als Strahlungsszenario verwendet man einen unbewölkten Sommertag. Die vertikale Erstreckung des Simulationsgebiets wurde erhöht und die übersättigte Schicht ist nun 2 km dick. Dies verhindert, daß das Aufsteigen des Kondensstreifens durch die untersättigte Schicht am Oberrand des Simulationsgebiets begrenzt ist. Jedoch zeigen die Simulationen nur wenig Nukleationsereignisse, insbesondere treten diese nicht aufgrund von strahlungsbedingten Aufwinden auf. Neue Kristalle entstehen unabhängig vom Ort des Kondensstreifens im unteren Teil des Simulationsgebiets, weil es dort wärmer ist. Folglich ist der homogene Nukleationsschwellwert kleiner und wird dort aufgrund von turbulenten Fluktuationen überschritten. Die relative Feuchte oberhalb des Kondensstreifen ist nur geringfügig erhöht (siehe Abbildung 4.33), dies reicht jedoch nicht aus, um Nukleation zu initiieren. Möglicherweise ist die Stabilität der Atmosphäre ein wichtiger Parameter. In einer stabil geschichteten Atmosphäre (hier NBV = 10−2 s −1 ) ist das Aufgleiten nicht so ausgeprägt wie in einer annähernd neutral geschichteten Atmosphäre (siehe Fall in Jensen et al., 1998).

 

 

 

 

Ein Überblick über alle durchgeführten Simulationen wird im Abschnitt A.4 (gelbes Blatt) gegeben. Durch den Scherungseinfluss und die Turbolenz verdünnen sich die Eiskristallkonzentrationen im Kondensstreifen. Dies führt bei geringen Übersättigungen RH*i <= 105 % dazu, dass der Kondensstreifen nach weniger als einer Stunde unsichtbar wird, die optische Dicke also überall unter 0.02 liegt. Bei RH*i = 110 % kann die Verdünnung durch das Kristallwachstum gerade noch kompensiert werden und die Breite stagniert nach einigen Stunden bei Werten < 5 km. Ist die relative Feuchte dagegen größer als 120 % , dann ist so viel überschüssiger Wasserdampf in der Atmosphäre, dass die Verdünnung kompensiert wird und der Kondensstreifen über Stunden sichtbar bleibt und sich verbreitert.

 

 

 

 

4.5 Zusammenfassung

 

In diesem Kapitel wurden Simulationen durchgeführt, die den Übergang eines Kondensstreifens in einen Zirrus untersuchen. Dazu wurden zuerst 64 Standardsimulationen durchgeführt, bei denen die relative Feuchte einen von vier Werten RH∗ i ∈ [105%, 130%], die Temperatur einen von vier Werten T ∈ [209 K, 222 K] und die Scherung einen von vier Werten s ∈ [0·10−3 s −1 , 6·10−3 s −1 ] annimmt. Damit konnte der Einfluss dieser drei grundlegenden Parameter auf die geometrischen, mikrophysikalischen und optischen Eigenschaften eines Kondensstreifens untersucht werden. In den Abbildungen A.4-A.7 im Anhang werden zusammenfassend viele Kondensstreifeneigenschaften in Abhängigkeit von diesen drei fundamentalen Parametern gezeigt. In weiteren Studien wurde der Einfluss von Turbulenz, Schichtung, Strahlung und Dicke der übersättigten Schicht untersucht. Ein Überblick über alle durchgeführten Simulationen wird in Abschnitt A.4 (gelbes Blatt) gegeben. Durch den Scherungseinfluss und die Turbulenz verdünnen sich die Eiskristallkonzentrationen im Kondensstreifen. Dies führt bei geringen Übersättigungen RH∗ i ≤ 105% dazu, daß der Kondensstreifen nach weniger als einer Stunde unsichtbar wird, die optische Dicke also überall unter 0.02 liegt. Bei RH∗ i = 110% kann die Verdünnung durch das Kristallwachstum gerade noch kompensiert werden und die Breite stagniert nach einigen Stunden bei Werten < 5 km. Ist die relative Feuchte dagegen größer als 120%, dann ist soviel überschüssiger Wasserdampf in der Atmosphäre, daß die Verdünnung kompensiert wird und der Kondensstreifen über Stunden sichtbar bleibt und sich verbreitert. Die Breite und Querschnittsfläche ändern sich nicht mehr stark, wenn die relative Feuchte im Bereich RH∗ i ≥ 120% variert wird. Der maximale Breitenzuwachs des Kondensstreifens, der durch die turbulente Diffusion und die Scherung festgelegt ist, wird mehr oder weniger immer erreicht, wenn RH∗ i ≥ 120% ist. Nach 2−3 Stunden kann der Kondensstreifen über 20 km breit sein und das Breitenwachstum hängt dann stark von der Scherung ab. Die Entwicklung der Breite Bext, wie sie mit einem Lidargerät detektiert wurde, zeigt keine qualitativen Unterschiede für verschiedene Feuchtewerte. Der Kondensstreifen breitet sich auch bei niedrigen Übersättigungen aus. Daraus kann man schließen, daß sich der unsichtbare Kondensstreifen weiterhin ausbreitet. Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften ist es sinnvoll, den Kondensstreifen in einen Hauptbereich und einen Fallstreifen zu unterteilen. Der Großteil der Eiskristalle bleibt in einem 300 − 400 Meter großen Höhenbereich konzentriert und stellt den Hauptbereich des Kondensstreifens dar. Die Teilchen in diesem Bereich sinken im Mittel sehr langsam ab und der Hauptbereich liegt nach 2 − 3 Stunden nur ungef¨ähr 100 m tiefer als am Ende der Wirbelphase. Im Hauptbereich sind die Eiskristallkonzentrationen so hoch, daß die überschüssige Feuchte innerhalb weniger Minuten abgebaut ist. Die Eismasse nimmt dort mit der Zeit zu, da die Fläche des Hauptbereichs durch Scherung und turbulente Diffusion größer wird und der überschüssige Wasserdampf in den neu hinzugewonnen Gebieten kondensiert. Nur sehr wenige Eiskristalle (weniger als 2% während der ersten drei Stunden) fallen aus dem Hauptbereich heraus und bilden einen Fallstreifen. In den Standardsimulationen fallen die Eisteilchen durch eine 1 km dicke übersättigte Schicht und nehmen eine beträchtliche Eismasse auf. Ein Teil der Fallstreifen wird trotz der geringeren Eiskristallkonzentrationen sichtbar. Durch Sedimentation fließt Eismasse aus dem Hauptbereich des Kondensstreifens ab. Nach ungefähr 2 Stunden ist der Eismassenverlust durch Sedimentation größer als der Gewinn durch Depositionswachstum und somit nimmt die Eismasse im Hauptbereich ab. Der Fallstreifen gewinnt an Bedeutung, da dort die Eismasse und Extinktion der Eiskristalle auch nach 2 − 3 Stunden noch zunimmt. Nach ungefähr 3 − 4 Stunden nimmt die Eismasse des ganzen Kondensstreifens ab. Die Lebenszeit eines Kondensstreifens wird daher durch den Sedimentationsprozeß begrenzt, sofern nicht Subsidenz ein früheres Auflösen verursacht. In weiten Teilen des Kondensstreifens ist die Anzahldichte der Teilchen so hoch, daß die relative Feuchte schnell den Sättigungswert erreicht. Durch turbulente Fluktuationen treten kurzzeitige Untersättigungen auf, was im Modell zum Verlust von Eiskristallen führt. Wie viel Eiskristalle durch dieses sogenannte ”turbulente“ Verdampfen verloren gehen, kann mit der verwendeten Sublimationsparametrisierung nicht abschließend geklärt werden. Im Gegensatz zur Wirbelphase hängt der Kristallverlust nur in geringem Maße von der Temperatur und der relativen Feuchte ab. Das turbulente Verdampfen ist am stärksten, wenn die Scherung gering ist. In diesem Fall führen die kleineren Gesamteismassen und die höheren Anzahlkonzentrationen zu einer erhöhten Konkurrenz um den verfügbaren Wasserdampf und mehr Eiskristalle gehen dadurch verloren. Dienen die Rußteilchen der verdampften Eiskristalle bevorzugt als Kondensationskeime, so bleiben diese in der ursprünglichen Höhe präsent und werden nicht im Vorfeld durch Sedimentation ausgewaschen. Die optische Dicke nimmt in allen Fällen mit der Zeit ab. Für hohe Feuchten (RH∗ i ≥ 120%) sind die maximalen optischen Dicken τmax typischerweise im Bereich 0.2 bis 0.6, für geringere Feuchten kleiner als 0 .2. Typische Werte für τ prä liegen in der Dispersionsphase zwischen 0.05 und 0.4 für RH∗ i ≥ 120%. Bei Übersättigungen von weniger als 10% sind die mittleren optischen Dicken nicht größer als 0.1. Nur bei äußerst hohen Temperaturen (T = 227 K) sind mittlere optische Dicken bis zu 1 möglich. Die Definition der Gesamtextinktion kann ein Maß liefern, um die Klimawirksamkeit eines Kondensstreifens beurteilen und abschätzen zu können. Sie stellt ungefähr das Produkt aus Breite und mittlerer optischer Dicke dar. Es zeigt sich, daß der zeitliche Verlauf der Gesamtextinktion an die Eismassenentwicklung gekoppelt ist und ebenfalls nach 3 − 4 Stunden abnimmt. Bei relativen Feuchten RH∗ i ≤ 110% ist der Temperatur- und Scherungseinfluß gering. Die Gesamtextinktion von breiten, jedoch unsichtbaren oder optisch sehr dünnen Kondensstreifen bei hohen Scherungen ist demnach genauso groß wie von schmalen Kondensstreifen in einer scherungsfreien Umgebung. Bei Feuchten ab 120% ist eine Sensitivität bezüglich der Temperatur und Scherung vorhanden. Obwohl die Breite des Kondensstreifens bei diesen Feuchten stark von der Scherung abhängt, wird die Gesamtextinktion hauptsächlich durch die relative Feuchte bestimmt. Eine höhere Temperatur verändert die geometrischen Eigenschaften des Kondensstreifens nur in geringem Maße, jedoch sorgen die erhöhten optischen Dicken für eine größere Gesamtextinktion. Die Scherung hat einen geringeren Einfluss als ihre Auswirkung auf die geometrischen Eigenschaften vermuten lässt. Als charakteristische Zeitskala eines Kondensstreifens kann der Zeitpunkt definiert werden, bei dem die Gesamtextinktion ihr Maximum annimmt. Danach fällt die Gesamtextinktion monoton ab und die charakteristische Zeitskala kann als Maß für die Lebenszeit eines Kondensstreifens bei statischen Hintergrundbedingungen dienen. Diese Definition umfasst auch die Lebenszeit von unsichtbaren Kondensstreifen. Sofern kein synoptisch bedingter Feuchtenachschub stattfindet, ist die Lebenszeit der Kondensstreifen begrenzt und beträgt ungefähr 4 − 6 Stunden. Die vorliegenden Simulationen können aber nur einen ersten Ansatz liefern, wie sich Kondensstreifen auflösen, da die Hintergrundfeuchte meist als konstant angenommen wird und synoptischskaliges Absinken und Aufgleiten nicht umfassend untersucht wurde. Da die vertikale Erstreckung des Hauptbereiches (300 − 400 m) zeitlich nur wenig zunimmt, ist die Entwicklung dort nicht durch die Dicke der übersättigten Schicht beeinträchtigt, sofern diese über einen halben Kilometer groß ist. Der Hauptbereich des Kondensstreifens entwickelt sich unabhängig davon, ob die darunterliegende übersättigte Schicht 500 m oder 1000 m dick ist. Für die Auflösung des Kondensstreifens sorgt in allen Fällen der sedimentationsbedingte Eismassenverlust. Lediglich die Größe der Eiskristalle und die Eismasse im Fallstreifen werden durch die Schichtdicke bestimmt. Geringere Schichtdicken sorgen somit erst nach 2 − 3 Stunden, wenn im Standardfall die Relevanz des Fallstreifens zunimmt, für geringere optische Dicken des Kondensstreifens. Weiterhin wurde gezeigt, daß sich die Effektivradien der Eiskristalle für unterschiedliche Feuchten nur wenig unterscheiden. Bei geringen Übersättigungen ist die Menge an überschüssigem Wasserdampf in der Atmospäre kleiner. Da bei diesen Bedingungen jedoch auch weniger Eiskristalle die Wirbelphase überleben, ist der Eismassenzugewinn für ein einzelnes Teilchen für alle Feuchten in etwa gleich und die Effektivradien sind daher ähnlich. Den größten Einfluss auf die Teilchengrößen hat die Temperatur, da mit zunehmender Temperatur weniger Teilchen die Wirbelphase überleben, in der Dispersionsphase jedoch mehr Wasserdampf vorhanden ist. Im Hauptbereich des Kondensstreifens sind Eiskristalle mit Effektivradien kleiner als 20 µm am häufigsten. Im Fallstreifen können die Teilchen über 100 µm groß werden. Während der Dispersionsphase hängt die Entwicklung des Kondensstreifens im Gegensatz zur Wirbelphase schwach von der Schichtung und Hintergrundturbulenz ab. Der Schichtungseinfluss wurde jedoch nur bei inaktivierter Strahlungsroutine untersucht. Weiterhin wurde gezeigt, daß Strahlung die Entwicklung eines Kondensstreifens beeinflussen kann. Der größte Effekt tritt auf, wenn die Atmosphäre unterhalb des Kondensstreifens frei von Wasserwolken ist. Insbesondere an Sommertagen steigen die Kondensstreifen auf und nehmen zusätzlichen Wasserdampf auf. Die Sedimentationsverluste können somit ausgeglichen werden und die Lebenszeit des Kondensstreifens erhöht sich. In einer weiteren Sensitivitätsstudie wurde gezeigt, daß anfängliche Unterschiede in der Eiskristallgesamtanzahl die optischen Eigenschaften während des gesamten Simulationszeitraums beeinflussen. Somit ist sowohl der Eiskristallverlust während der Wirbelphase als auch die Variabilität in der Anzahl gebildeter Eiskristalle während der Jetphase von Bedeutung für die Eigenschaften des flugzeuginduzierten Zirrus.

 

 

 

Kapitel 5

 

Vergleich mit Messungen und numerischen Modellen

 

In diesem Kapitel werden die vorliegenden Ergebnisse mit Grobstruktursimulationen und Messungen verglichen. Zuerst werden meine Ergebnisse bisher gewonnenen numerischen Simulationsergebnissen gegenübergestellt, insbesondere um das Ausmaß des Kristallverlusts während der Wirbelphase zu vergleichen. Im nächsten Abschnitt wird die turbulente Diffusion untersucht und mit Modellrechnungen und Messungen verglichen. Geometrische Eigenschaften der Kondensstreifen können mit Lidarmessungen und Eiswassergehalte sowie Eiskristallkonzentrationen mit in-situ Messungen überprüft werden. Zum Abschluß wird die Kondensstreifenentwicklung hinter einem Embraer170-Flugzeug untersucht und mit Messdaten verglichen.

 

 

 

5.1 Vergleich mit anderen Grobstruktursimulationen

 

In diesem Abschnitt werden die vorliegenden Simulationsergebnisse mit anderen numerischen Kondensstreifensimulationen verglichen. Zuerst werden Wirbelphasensimulationen, anschließend Dispersionsphasensimulationen verglichen. 

 

 

5.1.1 Wirbelphase

 

Zuerst soll mit den Vergleichen belegt werden, daß es aufgrund der in dieser Arbeit entwickelten Wirbelzerfalls-Parametrisierung möglich ist, die Wirbelphase mit einem 2D-Modell zu modellieren. Ein offensichtlicher Nachteil von 2D-Simulation ist, daß die Variabilität entlang der Flugachse nicht aufgelöst ist. Daher können die 2D-Ergebnisse von 3D-Ergebnissen, die über diese Richtung gemittelt werden, abweichen. Dies ist jedoch nicht der Fall, wie der Vergleich mit 3D-Simulationen von Lewellen und Lewellen (2001) und Huebsch und Lewellen (2006) zeigt. Die einzelnen Simulationen eignen sich sehr gut für einen Vergleich, da die Werte für Schichtung und Hintergrundturbulenz ähnlich sind und der gleiche Flugzeugtyp untersucht wird. Die Eismassenänderung während der Wirbelphase ist nicht von großer Bedeutung für die spätere Entwicklung des Kondensstreifens und wird nicht genauer untersucht. Im Weiteren wird daher nur die Entwicklung der Eiskristallanzahl mit anderen Modellen verglichen. In Tabelle 5.1 ist die Anzahl überlebender Eiskristalle Ntot bei

 

 

verschiedenen Feuchten und für verschiedene Modelle angegeben. Es zeigt sich, daß bei fester relativer Feuchte die größten Unterschiede in Ntot durch unterschiedliche Annahmen im Mikrophysikmodul erzeugt werden. Sind die Eiskristalle monodispers in einer Gitterbox verteilt (Lewellen und Lewellen, 2001), verdampfen alle Eiskristalle in einer Gitterbox während eines Zeitschritts, sobald der Durchmesser einen bestimmten Schwellwert unterschreitet. Durch diesen Alles-oder-Nichts-Ansatz wird der Kristallverlust im ganzen Kondensstreifen unterschätzt, da kein partielles Verdampfen von Eiskristallen in einer Gitterbox möglich ist. Hingegen ist es durch die Annahme von lognormalverteilten Eiskristallgrößen bei dem hier verwendeten Mikrophysikschema möglich, daß während eines Zeitschritts ein bestimmter Bruchteil der Eiskristalle in der Gitterbox verloren geht. Die Werte für Ntot = 0.35 und 0.07 für T = 217 K und T = 222 K stimmen sehr gut mit dem Wert 0.16 bei T = 220 K überein, den Huebsch und Lewellen (2006) bei der Verwendung eines spektralen Mikrophysikmoduls erhalten. Während bei RH∗ i = 130% Modelle mit monodisperser Mikrophysik keinerlei Kristallverlust feststellen, gehen bei Modellen mit einer fortgeschrittenen Mikrophysikparametrisierung ungefähr 50% der anfänglichen Kristalle verloren. Auch hier stimmen meine Ergebnisse treffend mit Huebsch und Lewellen (2006) überein. Dies zeigt, daß es möglich ist, die Evolution eines Kondensstreifens während der Wirbelphase mit 2D-Modellen zu untersuchen. Der Vergleich mit dem methodisch überlegenen spektralen Mikrophysikmodell zeigt außerdem, daß auch ein Bulk-Mikrophysikschema, sofern man eine Verteilung der Teilchengrößen innerhalb einer Gitterbox zulässt, imstande ist, die Sublimation von Eiskristallen realistisch zu modellieren. Weiterhin zeigt sich, daß der Wert des Sublimationsparameters α, der im vorliegenden Modell Anlass zur Unsicherheit geliefert hat, passend gewählt ist. Im Folgenden wird noch überprüft, ob die Sensitivität bezüglich weiterer Parameter in den verschiedenen Modellen ähnlich ist. Im Allgemeinen ist es nicht möglich, einen detaillierten Vergleich, wie oben geschehen, durchzuführen, da sich die Standardkonfigurationen oder die Bereiche, über die der jeweils untersuchte Parameter variiert wurde, zu stark unterscheiden. Daher wird lediglich gezeigt, ob der tendentielle Einfluss des jeweiligen Parameters auf die Anzahl überlebender Eiskristalle ähnlich ist. Im Allgemeinen zeigen alle Simulationen eine dominante Abhängigkeit von der relativen Feuchte (Huebsch und Lewellen, 2006; Lewellen und Lewellen, 2001; Paugam, 2008; Sussmann und Gierens, 1999). Eine Variation der Temperatur, die auch einen maßgeblichen Einfluss auf die Kondensstreifenentwicklung hat, wurde in den bisherigen Arbeiten noch nicht systematisch untersucht und ist daher eine Neuheit in dieser Arbeit. Huebsch und Lewellen (2006) zeigen, daß die Schichtung einen nicht vernachlässigbaren Einfluss auf Ntot hat. Bei den Umgebungsbedingungen RH∗ i = 110% und T = 220 K variiert Ntot zwischen 0.1 und 0.3 ((dθ/dz) = 1 . . . 10 K/km). In der vorliegenden Arbeit wurde bei ähnlichen Temperatur- und Feuchtewerten eine Variation zwischen 0.03 und 0.33 festgestellt (NBV = 0.7 . . . 2 · 10−2 s −1 ). Der Einfluss der Turbulenz wird in Huebsch und Lewellen (2006) als schwach eingeschätzt, was aber auch an der geringeren Variation des Parameters liegen kann. Außerdem wurde die Sensitivität nur für eine Feuchte und Temperatur überprüft. Meine Arbeit zeigt, daß der Einfluss der Turbulenz bei bestimmten Feuchte- und Temperaturkombinationen, wenn tcrit + tMP ≈ tbreakup gilt, groß sein kann. Beide Modelle haben gemeinsam, daß die Eismasse und -kristallanzahl bei stärkerer Turbulenz größer ist, da sich der Wirbel schneller auflöst. In Lewellen und Lewellen (2001) wurde die anfängliche Eiskristallanzahl um drei Größenordnungen variiert. Die Simulationen zeigen einen großen Einfluss auf den Bruchteil überlebender Eiskristalle. Dies ist im Widerspruch zu den hier gefundenen Ergebnissen, die eine geringe Abhängigkeit von der anfänglichen Eiskristallanzahl zeigen und es plausibel erscheinen lassen, Eiskristallanzahlen in gealterten Kondensstreifen mit der anfänglichen Eiskristallanzahl skalieren zu können. Die größere Sensitivität bei Lewellen und Lewellen (2001) liegt aber größtenteils an der Annahme einer monodispersen Eiskristallgrößenverteilung, da das Verdampfen der Eiskristalle in einer Gitterbox stark von der anfänglichen Größe der Teilchen abhängt. Huebsch und Lewellen (2006) zeigen außerdem, daß die Scherung während der Wirbelphase einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Eiskristallanzahl hat. Dies liefert ein Argument, den Scherungseinfluss erst in der Dispersionsphase zu untersuchen. Während des Wirbelabsinkens vollzieht sich in geringem Maße eine Einmischung von frischer Umgebungsluft in den primären Nachlauf. Da die umliegende Luft eine höhere Feuchte hat, wird dadurch die Feuchtereduktion im primären Nachlauf teilweise kompensiert. Das Ausmaß des Kristallverlusts hängt daher auch davon ab, wie stark die Luft in den Wirbeln mit der Außenluft vermischt wird. In Gerz et al. (Abbildung 6 in 1998) und Gerz und Ehret (Abbildung 6 in 1997) wird gezeigt, daß die Maximalkonzentration eines passiven Spurenstoffs während der Wirbelphase ungefähr um einen Faktor 2 abnimmt. In einem Testlauf wurde dazu in meinem Modell ein passiver Spurenstoff genauso initialisiert wie die Eiskristalle in den Wirbelphasensimulationen vorgegeben wurden. Es zeigt sich, daß die Maximalkonzentration eines passiven Spurenstoffs ebenso um einen Faktor 2 abnimmt.

 

 

 

 

 

Ebenso wächst die Breite eines Kondensstreifens nur dann an, wenn die relative Feuchte über 125% beträgt. Konsistent zu dieser Feststellung zeigen Gierens und Jensen (1998) in einer Fallstudie, dass sich ein Kondensstreifen bei geringer Übersättigung innerhalb einer halben Stunde auflöst. Dies stimmt mit meinem Simulationsergebnissen überein, die zeigen, dass die Kondensstreifen bei (RH*i = 105 %) sehr schwach sind und nur bei (RH*i > = 120 %) die Breite eines Kondensstreifens substanziell zunimmt.

 

 

 

5.1.2 Dispersionsphase

 

Ein detaillierter Vergleich mit bisherigen Arbeiten ist nicht möglich. Dafür sind die Initialisierungen der Modelle zu unterschiedlich. Ebenso beträgt der Simulationszeitraum meist nur eine halbe Stunde (Chlond, 1998; Gierens, 1996; Gierens und Jensen, 1998), so daß keine Effekte durch Sedimentation oder Strahlung, die erst zu späteren Zeitpunkten offensichtlich werden, auftreten. Nur in Jensen et al. (1998) werden wie in der vorliegenden Arbeit Kondensstreifen bis zu 3 Stunden simuliert. In diesem Fall wird die Bedeutung von Sedimentation und Strahlung offensichtlich, was sich mit meinen Erkenntnissen deckt. Ebenso wächst die Breite eines Kondensstreifens nur dann an, wenn die relative Feuchte über 125% beträgt. Konsistent zu dieser Feststellung zeigen Gierens und Jensen (1998) in einer Fallstudie, daß sich ein Kondensstreifen bei geringer Übersättigung innerhalb einer halben Stunde auflöst. Dies stimmt mit meinen Simulationsergebnissen überein, die zeigen, daß die Kondensstreifen bei RH∗ i = 105% sehr schwach sind und nur bei RH∗ i ≥ 120% die Breite eines Kondensstreifens substanziell zunimmt. 

 

 

 

5.2 Turbulente Diffusion im EULAG-Modell

 

In diesem Abschnitt wird gezeigt, ob in 2–dimensionalen Simulationen Turbulenz derart aufgelöst ist, daß es für unsere Zwecke, nämlich die Modellierung von Kondensstreifen, ausreicht. Insbesondere in der Dispersionsphase ist, wie der Name schon andeutet, die Dispersion der Eiskristalle aufgrund von Scherung und turbulenter Diffusion ein dominanter Prozess. Das Ausschmieren von mikrophysikalischen Größen wie Eiswassergehalt und Eiskristallanzahl wird sowohl durch nicht-aufgelöste Turbulenz (TKE-Schließung im EULAG-Modell) als auch durch aufgelöste Turbulenz (kleinskalige Geschwindigkeitsfluktuationen) bewerkstelligt. Bei den Dispersionsphasensimulationen wurden Maschenweiten zwischen 5 m und 15 m verwendet. Die für die Ausbreitung des Kondensstreifens relevanten Turbulenzwirbel sind daher aufgelöst. Teststudien mit anderen Subgrid-Parametrisierungen (Smagorinsky) zeigten daher keinen Unterschied zu Läufen mit TKE–Schließung. Im ersten Abschnitt werden Simulationen zur Untersuchung der turbulenten Diffusion von passiven Spurenstoffen durchgefuhrt. Diese werden mit 3D-Modellergebnissen (Durbeck und Gerz, 1996, 1995) und Turbulenzmessungen (Quante und Starr, 2002; Gultepe und Starr, 1995) verglichen. Im zweiten Abschnitt wird gezeigt, daß das vorliegende Modell imstande ist, Verdünnungsraten der Kondensstreifen gemäß einer empirischen Formel (Schumann et al., 1998) zu simulieren.

 

 

 

5.2.1 Turbulente Diffusion eines passiven Spurenstoffs

 

Wir untersuchen die turbulente Durchmischung von passiven Spurenstoffen sowie die Spektren von Horizontal- und Vertikalwind. Dies ist wichtig, um einerseits eine realistische Vergrößerung des Kondensstreifenquerschnitts zu simulieren, andererseits um die Intensität und Zeitskala von Auf- und Abwinden richtig aufzulösen, die aufgrund der adiabatischen Temperaturänderung bzw. relativen Feuchteänderung Auswirkung auf die mikrophysikalischen Eigenschaften des Kondensstreifens haben. In der Doktorarbeit von Durbeck (1997) wurde die turbulente Durchmischung in der freien Atmosphäre mittels 3–dimensionaler Grobstruktursimulationen untersucht. Analoge Untersuchungen führen wir mit dem vorliegendem 2–dimensionalen EULAG-Modell durch. Dafür werden in einem ersten Schritt realistische Turbulenzfelder in einer Vorabsimulation erzeugt. In dieser Vorabsimulation gibt man sich weißes Rauschen vor, also räumlich zufällig verteilte Fluktuationen in u und w, wobei die Störungen gleich verteilt sind. Das Mittel der Fluktuationen über das gesamte Gebiet ¨ u ′ + w′ ist 0 und die Energie ist über alle aufgelösten Skalen hinweg anfänglich konstant. Da die Störungen räumlich nicht korreliert sind, treten hohe räumliche Windgradienten auf, die schnell abgebaut werden. Das führt dazu, daß die Wurzel der mittleren quadratischen Abweichung q = u ′2 + w′2 0.5 , der sogenannte rms-Wert (” root mean square“ ), abnimmt. Das Ende der Vorabsimulation ist erreicht, sobald die mittlere turbulente Geschwindigkeit q quasikonstant ist, also nur noch sehr langsam abnimmt. Das Verhältnis von horizontaler zu vertikaler Varianz u ′2 /w′2 schwankt für stabile Atmosphären von 4 bis 10. Bei stabiler Schichtung ist die Turbulenz anisotrop. Nur durch bestimmte Ereignisse wie Wellenbrechen kann isotrope Turbulenz auf den typischen Flughöhen entstehen (Dörnbrack und Durbeck, 1998). Dies ist aber auf kurze Zeiträume und Gebiete beschränkt. Die in den Vorabsimulationen erhaltenen Geschwindigkeitsfelder verwenden wir zur Initialisierung der eigentlichen Turbulenzuntersuchungen. Der Abbau der Energie durch Dissipation erfolgt in den kleinsten aufgelösten Skalen. Es ist nicht notwendig, dem System Energie auf den großen Skalen zuzuführen. Die Integrationszeit beträgt durchaus mehrere Stunden, ohne daß u ′2 und w′2 merklich abnimmt (siehe Abbildung 5.1). Wir geben ein 2- dimensionales gaußverteiltes Konzentrationsfeld c(~x) mit horizontaler Streuung σh,0 und vertikaler Streuung σv,0 vor (die diagonale Varianz σs,0 ist 0).

 

 

Diese und weitere Formeln, die die Berechnung von Diffusionskoeffizienten im nicht scherungsfreien Fall zeigen, sind in Konopka (1995) angegeben. In Abbildung 5.2 ist zeitliche Entwicklung der Größen σh 2 , σs 2 und σv 2 dargestellt. Links sind die Ergebnisse von Durbeck übernommen (siehe Abbildung 7 in Durbeck und Gerz, 1996), rechts sind die eigenen Ergebnisse abgebildet. In beiden Fällen ist NBV = 0.019 s−1 und s = 0.003 s−1 und man startet mit gleichen Werten für σh,0 = 1.4 · 104 m2 und σv,0 = 7 · 103 m2 . In den Bildern rechts zeigen die roten Kurven die Mittelwerte über alle Konzentrationsfelder. Die schwarzen Kurven zeigen die Entwicklung von einzelnen Konzentrationsfeldern. Dies veranschaulicht die natürliche Variabilität, die man durch die unterschiedlichen Realisierungen der Turbulenzfelder erhält. In der linken Spalte sind ebenfalls Kurven für verschiedene Turbulenzrealisierungen gezeigt. Diese verlaufen jedoch glatter, da sie ein Mittelwert über die dritte Dimension darstellen. Es zeigt sich, daß das Höhenwachstum aufgrund der anisotropen Turbulenz in einer

 

 

geschichteten Atmosphäre generell viel kleiner ist als das Breitenwachstum. Während σh 2 um einen Faktor 100 − 1000 zunimmt, wächst σv 2 lediglich um 30% (im 3D-Modell) an. Die σh(t) 2 und σs(t) 2 -Werte stimmen hervorragend in den beiden Modellen überein. Das vertikale Wachstum ist im 2D-Modell kleiner als im 3D-Modell. Dies fällt bei Kondensstreifensimulationen nicht so stark ins Gewicht, da das Höhenwachstum im Vergleich zur horizontalen Ausbreitung von untergeordneter

 

 

 

Natur ist und zweitens Kondensstreifen durch Sedimentations- und Strahlungsprozesse an Höhe gewinnen können. Die 2D-Modellergebnisse wurden für weitere ¨ NBV und s-Werte mit den 3D-Werten verglichen. Auch dort sind die Übereinstimmungen ähnlich gut. In der Abbildung 5.3 ist die Energiedichte |ω| 2 der vertikalen Geschwindigkeitsfluktuation abgebildet. Die Variable ω ist die Fouriertransformierte der vertikalen Geschwindigkeitsfluktuation w ′ entlang eines Horizontalschnitts oder Vertikalschnitts im Simulationsgebiet. Nach Kolmogorow fällt die Energiedichte im Inertialbereich des Turbulenzspektrums mit k −5/3 ab, wobei k die Wellenzahl ist. Messungen (Quante und Starr, 2002; Gultepe und Starr, 1995) zeigen, daß Turbulenzspektren in Zirren Steigungen zwischen k −5/3 und k −3 haben. Der Energieabfall in den Geschwindigkeitsfeldern, mit denen die Dispersionsphasensimulationen initialisiert werden, ist in diesem Rahmen. Auf den kleinsten Skalen ist ein numerisch bedingter verstärkter Abfall zu verzeichnen, da die meisten Diskretisierungsschemata die kleinsten Wellenlängen am stärksten dämpfen. In diesem Abschnitt wurde eine überraschend gute Übereinstimmung der 2D-Modellergebnisse mit 3D-Modellergebnissen sowie dem Kolmogorow-Gesetz gezeigt, obwohl in 2D–Modellen nicht alle physikalischen Voraussetzungen für eine realistische Simulation von Turbulenz erfüllt sind. Das vorliegende Modell ist somit geeignet, die Ausbreitung von Kondensstreifen zu studieren.

 

 

 

5.2.2 Vergleich mit empirischen Verdünnungsraten

 

Im Folgenden werden Simulationsergebnisse mit einer empirisch bestimmten Verdünnungsformel verglichen. Die Verdünnungsrate Nv einer Abgasfahne kann mit folgender empirischer Formel (Schumann et al., 1998) beschrieben werden: Nv = 7000(t/t0) 0.8 , t0 = 1 s (5.1) Die Zeit t gibt das Alter der Abgasfahne an. Mehr als 70 Abgasfahnen mit Alter 0.006 s < t < 104 s wurden vermessen. Für die meisten Abgasfahnen liegen die gemessenen Verdünnungsraten innerhalb eines Faktors 3 der angegebenen Formel. Die Verdünnungsrate ist invers proportional zur Maximalkonzentration Mv innerhalb der Abgasfahne. Daher gilt Mv ∼ (t/t0) −0.8 . Ist die Maximalkonzentration Mv zum Zeitpunkt t00 bekannt, kann mithilfe der obigen Formel die Maximalkonzentration zu einem beliebigen Zeitpunkt tsim + t00 bestimmt werden.

 

Mit dieser Formel läßt sich leicht die Entwicklung der Maximalkonzentration während einer Simulation bestimmen. t00 und Mv(t00) geben das Alter des Kondensstreifens und die Maximalkonzentration zu Beginn der Simulation an, tsim gibt den Zeitpunkt innerhalb der Simulation an. Das wirkliche Alter des Kondensstreifens ist dann tsim + t00. Die Abbildung 5.4 zeigt die maximale Anzahldichte während der Dispersionsphasensimulationen. Die Temperatur ist 217 K und die relative Feuchte ist 130%. Die Scherung variiert von 0·10−3 s −1 bis 6·10−3 s −1 . Die gezeigten Werte zeigen eine schwache Abhängigkeit von der Scherung. Die schwarze Linie zeigt die empirische Maximalkonzentration nach Formel 5.2. Zu Beginn der Simulation ist der Kondensstreifen ca. 150 s alt (Wirbelphase 135 s + Jetphase 20 s). Daher setzt man t00 = 150 s. Bis zu t < 10000 s liegen die simulierten Werte im Unsicherheitsbereich von Formel 5.2. Die Verdünnung im Modell ist daher realistisch. Ab t = 10000 s nehmen die simulierten Anzahldichten stark ab. Das Auflösen des Kondensstreifens setzt ein und viele Eiskristalle im Inneren des Kondensstreifens verdampfen nun, so daß hier ein Vergleich mit der empirischen Formel nicht mehr sinnvoll ist.

 

 

 

5.3 Vergleich mit in-situ Messdaten

 

In diesem Kapitel werden Simulationsergebnisse mit Messdaten verglichen. In Schröder et al. (2000) wurden Kondensstreifen in-situ vermessen, die zwischen einigen Sekunden und einer halben Stunde alt waren. Für jeden vermessenen Kondensstreifen sind geschätztes Alter, typische Werte für die Eiskristallanzahldichte und den Eiswassergehalt sowie Umgebungstemperatur und -feuchte angegeben. Die gemessenen Anzahldichten während der Jet- und Wirbelphase liegen zwischen 2200 cm−3 und 1100 cm−3 . Die geringe Streubreite bzw. die geringe Abnahme mit der Zeit ist ein Anzeichen dafür, daß die Eiskristalle mehrheitlich innerhalb der Wirbel gefangen sind und keine effiziente Verdünnung stattfindet. Die Anzahldichten in den Wirbelphasensimulationen kann man analytisch abschätzen. Unser Modell wird mit N Standard 0 = 3.4 · 1012 Eiskristallen pro Flugmeter initialisiert, die homogen auf zwei Kreisscheiben mit Radius 20 m verteilt sind und somit eine anfängliche Anzahldichte von Nsim = N Standard 0 /(2π(20 m)2 ) ≈ 1300 cm−3 haben. Die Simulationen zeigen, daß sich die Querschnittsfläche des primären Nachlaufs während der ersten 2-3 Minuten in etwa verdoppelt. Die mittlere Anzahldichte Nsim kann aufgrund der Verdünnung um einen Faktor 2 abnehmen. Durch Sublimation der Eiskristalle kann je nach Umgebungsfeuchte und Temperatur eine zusätzliche Minderung der Anzahldichten um einen Faktor 2 − 100 auftreten. Bei den Messungen sollte der Kristallverlust nicht so hoch sein, da starker Kristallverlust erst gegen Ende der Wirbelphase auftritt und die vermessenen Kondensstreifen meist junger als 120 s waren. Ebenso wäre der primäre Nachlauf möglicherweise gar nicht mehr sichtbar, wenn die Sublimation zu hoch ist. In der Dispersionsphase nehmen die gemessenen Anzahldichten durch Verdünnungsprozesse ab und Sublimation von Eiskristallen spielt bei persistenten Kondensstreifen erst nach mehreren Stunden eine Rolle. Da die Umgebungsbedingungen bei den Messungen unterschiedlich waren und die Angaben mit Unsicherheiten behaftet sind, werden Modelläufe mit verschiedenen Werten für die Temperatur, relative Feuchte und Anfangseiskristallanzahl N0 ausgewertet. Die genauen Umstände der Messungen und wie daraus die Messwerte abgeleitet werden, sind für den Einzelfall nicht bekannt. Dazu zählt, in welchem Winkel und auf welcher Höhe relativ zur Emissionshöhe der Kondensstreifen durchflogen wurde, die geflogene Strecke innerhalb des Kondensstreifens, wieviel Messpunkte in welchen Zeitabständen zur Mittelung herangezogen wurden und ob ein scharfer Gradient in der Anzahldichte am Rand des Kondensstreifens auftritt. Daher ist es nicht sinnvoll die Mittelung der simulierten Anzahldichten entlang eines bestimmten Flugpfades vorzunehmen. Stattdessen wird für alle Fälle die gleiche einfache Mittelungsprozedur verwendet. Als Mittelungsgebiet verwendet man den Bereich, wo die Anzahldichte höchstens um einen Faktor Nrel = 3 kleiner ist als die maximale Anzahldichte und bildet über diesen Bereich das arithmetische Mittel.

 

 

Abbildung 5.5: oben links: Anzahldichte, oben rechts: Eiswassergehalt, unten: Fläche des Mittelungsgebiets. gemessene Werte: schwarz; simulierte Werte mit (RH∗ i /%, T/K) = (130, 217) grün, (110, 212) rot und (130, 212) blau. Die Läufe mit N0 = 2 · N Standard 0 sind gestrichelt dargestellt. 

 

 

 PDF - Weiterlesen auf: Seite 4

 

 

Ein künstliches Klima durch SRM Geo-Engineering

 

Sogenannte "Chemtrails" sind SRM Geoengineering-Forschungs-Experimente

 

Illegale Feldversuche der SRM Technik, weltweit.

 

 

Illegale militärische und zivile GE-Forschungen finden in einer rechtlichen Grauzone statt.

 

Feldversuche oder illegale SRM Interventionen wurden nie in nur einem einzigen Land der Welt,  je durch ein Parlament gebracht, deshalb sind sie nicht legalisiert und finden in einer rechtlichen Grauzone der Forschung statt. Regierungen wissen genau, dass sie diese Risiko-Forschung, die absichtliche Veränderung mit dem Wetter nie durch die Parlamente bekommen würden..

Climate-Engineering

HAARP - Die Büchse der Pandora in militärischen Händen

 

 

Illegale zivile und militärische SRM Experimente finden 7 Tage die Woche (nonstop) rund um die Uhr statt. 

 

Auch Nachts - trotz Nacht-

Flugverbot.

 

Geo-Engineering Forschung

 

 

Der Wissenschaftler David Keith, der die Geo-Ingenieure Ken Caldeira und Alan Robock in ihrer Arbeit unterstütztsagte auf einem Geo-Engineering - Seminar am 20. Februar 2010, dass sie beschlossen hätten, ihre stratosphärischen Aerosol-Modelle von Schwefel auf Aluminium umzustellen

 

Niemand auf der ganzen Welt , zumindest keiner der staatlichen Medien berichtete von diesem wichtigen Ereignis.

 

 

 

 

Wissenschaftler planen 10 bis 100 Megatonnen hoch toxischer Materialien wie Aluminium, synthetischen Nanopartikeln jedes Jahr in unserer Atmosphäre auszubringen.

 

Die Mengenangaben von SRM Materialien werden neuerdings fast immer in Teragramm berechnet. 

 

  1 Teragramm  = 1 Megatonne

  1 Megatonne  = 1 Million Tonnen

 

 

SAI = Stratosphärische

Aerosol Injektionen mit toxischen Materialen wie:

 

  • Aluminiumoxide
  • Black Carbon 
  • Zinkoxid 
  • Siliciumkarbit
  • Diamant
  • Bariumtitanat
  • Bariumsalze
  • Strontium
  • Sulfate
  • Schwefelsäure 
  • Schwefelwasserstoff
  • Carbonylsulfid
  • Ruß-Aerosole
  • Schwefeldioxid
  • Dimethylsulfit
  • Titan
  • Lithium
  • Kalkstaub
  • Titandioxid
  • Natriumchlorid
  • Meersalz 
  • Calciumcarbonat
  • Siliciumdioxid
  • Silicium
  • Bismuttriiodid (BiI3
  • Polymere
  • Polymorph von TiO2

 


 

 

 

April 2016 

Aerosol Experiments Using Lithium and Psychoactive Drugs Over Oregon.

 

 

SKYGUARDS: Petition an das Europäische Parlament

 

 

Wir haben keine Zeit zu verlieren!

 

 

 

Klage gegen Geo-Engineering und Klimapolitik 

 

Der Rechtsweg ist vielleicht die einzige Hoffnung, Geo-Engineering-Programme zum Anhalten zu bewegen. Paris und andere Klimaabkommen schaffen Ziele von rechtlich international verbindlichen Vereinbarungen. Wenn sie erfolgreich sind, werden höchstwahrscheinlich SRM-Programme ohne ein ordentliches Gerichtsverfahren legalisiert. Wenn das geschieht, wird das unsere Fähigkeit Geoengineering zu verhindern und jede Form von rechtlichen Maßnahmen zu ergreifen stark behindern.

 

Ziel dieser Phase ist es, Mittel zu beschaffen um eine US- Klage vorzubereiten. Der Hauptanwalt Wille Tierarzt wählt qualifizierte Juristen aus dem ganzen Land aus, um sicher zu stellen, dass wir Top-Talente sichern, die wir für unser langfristiges Ziel einsetzen.

 

 

Die Fakten sind, dass seit einem Jahrzehnt am Himmel illegale Wetter -Änderungs-Programme stattfinden, unter Einsatz des Militärs im Rahmen der NATO, ohne Wissen oder Einwilligung der Bevölkerung..

EU-Konferenz und Petition über Wettermodifizierung und Geoengineering in Verbindung mit HAARP Technologien

 

Die Zeit ist gekommen. Anonymous wird nicht länger zusehen. Am 23. April werden wir weltweit gegen Chemtrails und Geoengineering friedlich demonstrieren.

 

Anonymous gegen Geoengineering 

 

 

Wir waren die allerletzten Zeit Zeugen eines normalen natürlichen blauen Himmels.

 

NIE WIEDER WIRD DER HIMMEL SO BLAU SEIN.

 

 

Heute ist der Himmel nicht mehr blau, sondern eher rot oder grau. 

 

 

Metapedia –

Die alternative Enzyklopädie

 

http://de.metapedia.org/wiki/HAARP

 

http://de.metapedia.org/wiki/Chemtrails

 

 

ALLBUCH -

Die neue Enzyklopädie

 

http://de.allbuch.online/wiki/Chemtrails Chemtrails

http://de.allbuch.online/wiki/GeoEngineering GeoEngineering

http://de.allbuch.online/wiki/HAARP HAARP

 

 

 

 

 

SRM - Geoengineering

Aluminium anstatt Schwefeloxid

 

Im Zuge der American Association for the Advancement of Science (AAAS) Conference 2010, San Diego am 20. Februar 2010, wurde vom kanadischen Geoingenieur David W. Keith (University of Calgary) vorgeschlagen, Aluminium anstatt Schwefeldioxid zu verwenden. Begründet wurde dieser Vorschlag mit 1) einem 4-fach größeren Strahlungsantrieb 2) einem ca. 16-fach geringeren Gerinnungsfaktor. Derselbe Albedoeffekt könnte so mit viel geringeren Mengen Aluminium, anstatt Schwefel, bewerkstelligt werden. [13]

 

Mehr Beweise als dieses Video braucht man wohl nicht. >>> Aerosol-Injektionen

 


Das "Geo-Engineering" Klima-Forschungsprogramm der USA wurde direkt dem Weißen Haus unterstellt,

bzw. dort dem White House Office of Science and Technology Policy (OSTP) zugewiesen. 

 

 

Diese Empfehlung lassen bereits das Konfliktpotential dieser GE-Forschung erahnen.

 

 

 

 

 

In den USA fällt Geo-Engineering unter Sicherheitspolitik und Verteidigungspolitik: 

 

 

Geo-Engineering als Sicherheitspolitische Maßnahme..

 

Ein Bericht der NASA merkt an, eine Katastrophensituation könnte die Entscheidung über SRM maßgeblich erleichtern, dann würden politische und ökonomische Einwände irrelevant sein. Die Abschirmung von Sonnenlicht durch SRM Maßnahmen wäre dann die letzte Möglichkeit, um einen katastrophalen Klimawandel abzuwenden.

 

maßgeblich erleichtern..????

 

Nach einer Katastrophensituation sind diese ohnehin illegalen geheimen militärischen SRM Programme wohl noch leichter durch die Parlamente zu bringen unter dem Vorwand der zivilen GE-Forschung. 

 

 

 


Der US-Geheimdienst CIA finanziert mit 630.000 $ für die Jahre   2013/14 

Geoengineering-Studien. Diese Studie wird u.a. auch von zwei anderen staatlichen Stellen NASA und NOAA finanziert. 

 

WARUM SIND DIESE LINKS DER CIA / NASA / NOAA STUDIE ALLE AUS DEM INTERNET WEG ZENSIERT WORDEN, WENN ES DOCH NICHTS ZU VERBERGEN GIBT...?

 

Um möglichst keine Spuren zu hinterlassen.. sind wirklich restlos alle Links im Netz entfernt worden. 

 

 

 

 

 

Es existieren viele Vorschläge zur technologischen Umsetzung des stratosphärischen Aerosol- Schildes.

 

Ein Patent aus dem Jahr 1991 behandelt das Einbringen von Aerosolen in die Stratosphäre

(Chang 1991).

 

Ein neueres Patent behandelt ein Verfahren, in dem Treibstoffzusätze in Verkehrsflugzeugen zum Ausbringen reflektierender Substanzen genutzt werden sollen (Hucko 2009).

 

 

 

Die von Microsoft finanzierte Firma Intellectual Ventures fördert die Entwick­lung eines „Stratoshield“ genannten Verfahrens, bei dem die Aerosolerzeugung in der Strato­sphäre über einen von einem Ballon getragenen Schlauch vom Erdboden aus bewirkt werden soll.

 

CE-Technologien wirken entweder symptomatisch oder ursächlich

 

Symptomatisch wirkend: 

Modifikation durch SRM-Geoengineering- Aerosole in der Stratosphäre

 

Ursächlich wirkend: 

Reduktion der CO2 Konzentration (CDR) 

 

Effekte verschiedener Wolkentypen

 

Dicke, tief hängende Wolken reflektieren das Sonnenlicht besonders gut und beeinflussen kaum die Energie, die von der Erde als langwellige Infrarotstrahlung abgegeben wird. Hohe Wolken sind dagegen kälter und meist dünner. Sie lassen daher mehr Sonnenlicht durch, dafür speichern sie anteilig mehr von der langwelligen, abgestrahlten Erdenergie. Um die Erde abzukühlen, sind daher tiefe Wolken das Ziel der Geoingenieure.

 

 

Zirruswolken wirken also generell erwärmend (Lee et al. 2009). Werden diese Wolken künstlich aufgelöst oder verändert, so wird sich in der Regel ein kühlender Effekt ergeben.

 

Nach einem Vorschlag von Mitchell et al.  (2009) könnte dies durch ein Einsäen von effizienten Eiskeimen bei der Wolkenbildung geschehen.

 

 

Eiskeime werden nur in sehr geringer Menge benötigt und könnten beispielsweise durch Verkehrs-Flugzeuge an geeigneten Orten ausgebracht werden. Die benötigten Materialmengen liegen dabei im Bereich von einigen kg pro Flug.

 

 

Die RQ-4 Global Hawk fliegt etwa in 20 Kilometer Höhe ohne Pilot.

1 - 1,5  Tonnen Nutzlast.

 

Instead of visualizing a jet full of people, a jet full of poison.

 

 

Das Militär hat bereits mehr Flugzeuge als für dieses Geo-Engineering-Szenario erforderlich wären, hergestellt. Da der Klimawandel eine wichtige Frage der nationalen Sicherheit ist [Schwartz und Randall, 2003], könnte das Militär für die Durchführung dieser Mission mit bestehenden Flugzeugen zu minimalen Zusatzkosten sein.

 

http://climate.envsci.rutgers.edu/pdf/GRLreview2.pdf

 

 

 

Die künstliche Klima-Kontrolle durch GE

 

Dies sind die Ausbringung von Aerosolpartikeln in der Stratosphäre, sowie die Erhöhung der Wolkenhelligkeit in der Troposphäre mithilfe von künstlichen Kondensationskeimen.

 

 

 

Brisanz von Climate Engineering  (DFG)

 

Climate-Engineering wird bei Klimakonferenzen (z.B. auf dem Weltklimagipfel in Doha) zunehmend diskutiert. Da die Maßnahmen für die angestrebten Klimaziele bisher nicht greifen, wird Climate Engineering als alternative Hilfe in Betracht gezogen.

 

 

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Umweltaktivistin und Trägerin des alternativen Nobelpreises Dr. Rosalie Bertell, berichtet in Ihrem Buch »Kriegswaffe Planet Erde« über die Folgewirkungen und Auswirkungen diverser (Kriegs-) Waffen..

 

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Dieses Buch ist ein Muss für jeden Bürger auf diesem Planeten.

 

..Indessen gehen die Militärs ja selbst gar nicht davon aus, dass es überhaupt einen Klimawandel gibt, wie wir aus Bertell´s Buch wissen (Hamilton in Bertell 2011).

 

Sondern das, was wir als Klimawandel bezeichnen, sind die Wirkungen der immer mehr zunehmenden

Wetter-Manipulationen

und Eingriffe ins Erdgeschehen mittels Geoengineering, insbesondere durch die HAARP-ähnlichen Anlagen, die es inzwischen in aller Welt gibt..

 

Bild anklicken
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Why in the World are they spraying 

 

Durch die bahnbrechenden Filme von Michael J. Murphy "What in the World Are They Spraying?" und "Why in the world are the Spraying?" wurden Millionen Menschen die Zerstörung durch SRM-Geoengineering-Projekte vor Augen geführt. Seitdem bilden sich weltweit Bewegungen gegen dieses Verbrechen.

 

 

Die Facebook Gruppe Global-Skywatch hat weltweit inzwischen schon über 90.000 Mitglieder und es werden immer mehr Menschen, die die Wahrheit erkennen und die "gebetsmühlenartig" verbreiteten Lügengeschichten der Regierung und Behörden in Bezug zur GE-Forschung zu Recht völlig hinterfragen. 

 

Bild anklicken: Untertitel in deutscher Sprache
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ALBEDO ENHANCEMENT BY STRATOSPHERIC SULFUR INJECTIONS


http://faculty.washington.edu/stevehar/Geoengineering_packet.pdf

 

SRM Programme - Ausbringung durch Flugzeuge 

 

 

 

Die Frage die bleibt, ist die Antwort auf  Stratosphärische Aerosol- Injektions- Programme und die tägliche Umweltzer-störung auf unserem Planeten“

 

 

 

Die Arbeit von Brovkin et al. (2009) zeigt für ein Emissionsszenario ohne Emissionskontrolle, dass der Einsatz von RM für mehrere 1000 Jahre fortgesetzt werden muss, je nachdem wie vollständig der Treibhausgas-induzierte Strahlungsantrieb kompensiert werden soll.

 

 

 

Falls sich die Befürchtung bewahrheitet, dass eine Unterbrechung von RM-Maßnahmen zu abruptem Klimawandel führt, kann sich durch den CE-Einsatz ein Lock-in-Effekt ergeben. Die hohen gesamtwirtschaftlichen Kosten dieses abrupten Klimawandels würden sozusagen eine Weiterführung der RM-Maßnahmen erzwingen.

 

 

 

 

Ausbringungsmöglichkeiten

 

Neben den Studien von CSEPP (1992) und Robock et al. (2009), ist insbesondere die aktuelle Studie von McClellan et al. (2010) hervorzuheben. Für die Ausbringung mit Flugsystemen wird angenommen, dass das Material mit einer Rate von 0,03 kg/m freigesetzt wird. Es werden Ausbringungshöhen von 13 bis 30 km untersucht.

 

 

 

 

Bestehende kleine Düsenjäger, wie der F-15C Eagle, sind in der Lage in der unteren Stratosphäre in den Tropen zu fliegen, während in der Arktis größere Flugzeuge wie die KC-135 Stratotanker oder KC-10 Extender in der Lage sind, die gewünschten Höhen zu erreichen.

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SRM Protest-Märsche gleichzeitig in circa 150 Städten - weltweit.

 

Geoengineering-Forschung als Plan B für eine weltweit verfehlte Klimapolik. 

 

Bild anklicken:
Bild anklicken:

 

Staaten führen illegale Wetter-Änderungs-Techniken als globales Experiment gegen den Klimawandel durch, geregelt über die UN, ausgeführt durch die NATO, mit militärischen Flugzeugen werden jährlich 10-20 Millionen Tonnen hoch giftiger Substanzen in den Himmel gesprüht..

 

Giftige Substanzen, wie Aluminium, Barium, Strontium, die unsere Böden verseuchen und die auch auf Dauer den ph-Wert des Bodens deutlich verändern würden. Es sind giftige Substanzen, wie Schwefel, welches die Ozonschicht systematisch zerstören würde. 

 

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Weltweite  Protestmärsche gegen globale Geoengineering Experimente finden am 25. April 2015 in all diesen Städten gleichzeitig statt:

 

 

 

AUSTRALIEN - (Adelaide)

AUSTRALIEN - (Albury-Wodonga)

AUSTRALIEN - (Bendigo)

AUSTRALIEN - (Brisbane)

AUSTRALIEN - (Byron Bay)

AUSTRALIEN - (Cairns)

AUSTRALIEN - (Canberra)

AUSTRALIEN - (Darwin)

AUSTRALIEN - (Gold Coast)

AUSTRALIEN - (Hobart)

AUSTRALIEN - (Melbourne)

AUSTRALIEN - (Newcastle)

AUSTRALIEN - (New South Wales, Byron Bay)

AUSTRALIEN - (Perth)

AUSTRALIEN - (Port Macquarie)

AUSTRALIEN - (South Coast NSW)

AUSTRALIEN - (South East Qeensland)

AUSTRALIEN - (Sunshine Coast)

AUSTRALIEN - (Sydney)

AUSTRALIEN - (Tasmania)

BELGIEN - (Brüssel)

BELGIEN - (Brüssel Group)

BRASILIEN - (Curitiba)

BRASILIEN - (Porto Allegre)

BULGARIEN - (Sofia)

Kanada - Alberta - (Calgary)

Kanada - Alberta - (Edmonton)

Kanada - Alberta - (Fort Saskatchewan)

Kanada - British Columbia - (Vancouver Group)

Kanada - British Columbia - (Victoria)

Kanada - Manitobak - (Winnipeg)

Kanada – Neufundland

Kanada - Ontario - (Barrie)

Kanada - Ontario - (Cambridge)

Kanada - Ontario - (Hamilton)

Kanada - Ontario - (London)

Kanada - Ontario - (Toronto)

Kanada - Ontario  - (Ottawa)

Kanada - Ontario - (Windsor)

Kanada - Québec - (Montreal)

KOLUMBIEN - (Medellin)

ZYPERN

KROATIEN - (Zagreb)

DÄNEMARK - (Aalborg)

DÄNEMARK - (Kopenhagen)

DÄNEMARK - (Odense)

ESTLAND - (Tallinn)

Ägypten (Alexandria)

FINNLAND - (Helsinki)

FRANKREICH - (Paris)

DEUTSCHLAND - (Berlin)

DEUTSCHLAND - (Köln)

DEUTSCHLAND - (Düsseldorf)

DEUTSCHLAND - HESSEN - (Wetzlar)

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USA - Texas - (San Antonio)

USA - Vermont - (Burlington)

USA - Virginia - (Richmond)

USA - Virginia - (Virginia Beach)

USA - WASHINGTON - (Seattle)

USA - Wisconsin - (Milwaukee)

 

Bild anklickem: Holger Strom Webseite
Bild anklickem: Holger Strom Webseite

 

Der Film zeigt eindrucksvolle Beispiele, beginnend beim Einsatz der Atombomben mit ihren schrecklichen Auswirkungen bis hin zu den gesundheitszerstörenden, ja tödlichen Hinterlassenschaften der Atomenergienutzung durch die Energiewirtschaft. Eine besondere Stärke des Films liegt in den Aussagen zahlreicher, unabhängiger Fachleute. Sie erläutern mit ihrem in Jahrzehnten eigener Forschung und Erfahrung gesammelten Wissen Sachverhalte und Zusammenhänge, welche die Befürworter und Nutznießer der Atomtechnologie in Politik, Wirtschaft und Militärwesen gerne im Verborgenen halten wollen.

                                             

Prof. Dr. med. Dr. h. c. Edmund Lengfelder

 

 

Nicht viel anders gehen Politiker/ Abgeordnete des Deutschen Bundestages mit der hoch toxischen riskanten SRM Geoengineering-Forschung um, um diese riskante Forschung durch die Parlamente zu bekommen.

 

Es wird mit gefährlichen Halbwissen und Halbwahrheiten gearbeitet. Sie werden Risiken vertuschen, verdrehen und diese Experimente als das einzig Richtige gegen den drohenden Klimawandel verkaufen. Chemtrails sind Stratosphärische Aerosol Injektionen, die  illegal auf globaler Ebene stattfinden, ohne jeglichen Parlament-Beschluss der beteiligten Regierungen.

 

Geoengineering-Projekte einmal begonnen, sollen für Jahrtausende fortgeführt werden - ohne Unterbrechung (auch bei finanziellen Engpässen oder sonstigen Unruhen) um nicht einen Umkehreffekt  auszulösen.

 

Das erzählt Ihnen die Regierung natürlich nicht, um diese illegale hochgefährliche RM Forschung nur ansatzweise durch die Parlamente zu bringen.

 

Spätestens seit dem Atommüll-Skandal mit dem Forschungs-Projekt ASSE wissen wir Bürger/Innen, wie Politik und Wissenschaft mit Forschungs-Risiken umgehen.. Diese Gefahren und Risiken werden dann den Bürgern einfach verschwiegen. 

 

 


 

 

www.climate-engineering.eu

 

Am 30. September 2012 ist eine neue Internetplattform zu Climate Engineering online gegangen www.climate-engineering.eu  

 

Die Plattform enthält alle neuen Infos -Publikationen, Veranstaltungen etc. zu Climate-Engineering.

 

 

 

 

Gezielte Eingriffe in das Klima?

Eine Bestandsaufnahme der Debatte zu Climate Engineering

Kieler Earth Institute

 

 

Climate Engineering:

Ethische Aspekte

Karlsruher Institut für Technologie

 

 

Climate Engineering:

Chancen und Risiken einer Beeinflussung der Erderwärmung. Naturwissenschaftliche und technische Aspekte

Leibniz-Institut für Troposphärenforschung, Leipzig

 

Climate Engineering:

Wirtschaftliche Aspekte 

Kiel Earth Institute

 

 

Climate Engineering:

Risikowahrnehmung, gesellschaftliche Risikodiskurse und Optionen der Öffentlichkeitsbeteiligung

Dialogik Stuttgart

 

 

Climate Engineering:

Instrumente und Institutionen des internationalen Rechts

Universität Trier

 

 

Climate Engineering:

Internationale Beziehungen und politische Regulierung

Wissenschaftszentrum Berlin für Sozialforschung

 

 

 

Illegale Atmosphären-Experimente finden in Deutschland  seit  2012 „täglich“ am Himmel statt.

 

Chemtrails  -  Verschwörung am Himmel ? Wettermanipulation unter den Augen der Öffentlichkeit

 

Auszug aus dem Buch: 

 

Ich behaupte, dass in etwa 2 bis 3 mal pro Woche, ungefähr ein halbes Dutzend  von frühmorgens bis spätabends in einer Art und Weise Wien überfliegen, die logisch nicht erklärbar ist. Diese Maschinen führen über dem Stadtgebiet manchmal auffällige Steig- und Sinkflüge durch , sie fliegen Bögen und sie drehen abrupt ab. Und sie hinterlassen überall ihre dauerhaft beständigen Kondensstreifen, welche auch ich Chemtrails nenne. Sie verschleiern an manchen Tagen ganz Wien und rundherum am Horizont ist strahlend blauer ...
Hier in diesem Buch  aus dem Jahr 2005 werden die anfänglichen stratosphärischen SRM-Experimente am Himmel beschrieben... inzwischen fliegen die Chemie-Bomber ja 24 h Nonstop, rund um die Uhr.

 

 

 

 

Weather Modification Patente

 

http://weatherpeace.blogspot.de

 

Umfangreiche Liste der Patente

http://www.geoengineeringwatch.org/links-to-geoengineering-patents/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Von Pat Mooney - Er ist Gründer und Geschäftsführer der kanadischen Umweltschutzorganisation ETC Group in Ottawa.

 

Im Jahr 1975 tat sich der US-Geheimdienst CIA mit Newsweek zusammen und warnte vor globaler Abkühlung. Im selben Jahr wiesen britische Wissenschaftler die Existenz eines Lochs in der Ozonschicht über der Antarktis nach und die UN-Vollversammlung befasste sich mit identischen Anträgen der Sowjetunion und der USA für ein Verbot von Klimamanipulationen, die militärischen Zwecken dienen. Dreißig Jahre später redeten alle - auch der US-Präsident über globale Erwärmung. 

 

Wissenschaftler warnten, der Temperaturanstieg über dem arktischen Eis  und im sibirischen Permafrost könnte in die Klimakatastrophe führen, und der US-Senat erklärte sich bereit , eine Vorlage zu prüfen, mit der Eingriffe in das Klima erlaubt werden sollten. 

 

Geo-Engineering ist heute Realität. Seit dem Debakel von Kopenhagen bemüht sich die große Politik zusammen mit ein paar Milliardären verstärkt darum, großtechnische Szenarien zu prüfen und die entsprechenden Experimente durchzuführen.

 

Seit Anfang 2009 überbieten sich die Medien mit Geschichten über Geoengineering als "Plan B". Wissenschaftliche Institute und Nobelpreisträger legen Berichte und Anträge vor, um die Politik zur Finanzierung von Feldversuchen zu bewegen. Im britischem Parlament wie im US-Kongress haben die Anhörungen schon begonnen. Anfang 2010 berichteten Journalisten, Bill Gates investiere privat in Geoengineering-Forschung und werde bei Geoengineering-Patenten zur Senkung der Meerestemperatur und zur Steuerung von Hurrikanen sogar als Miterfinder genannt. Unterdesssen hat Sir Richard Branson - Gründer und Besitzer der Fluglinie Virgin Air - verkündet, er habe eine Kommandozentrale für den Klimakrieg eingerichtet und sei für alle klimatechnischen Optionen offen. Zuvor hatte er 25 Millionen Dollar für eine Technik ausgesetzt, mit der sich die Stratosphäre reinigen lässt. 

 

Einige der reichsten Männer der Welt (z.B. Richard Branson und Bill Gates ) und die mächtigsten Konzerne (z.B. Shell , Boeing ) werden immer beteiligt.

 

Geoengineering Karte - ETC Group

 

ETC Group veröffentlicht eine Weltkarte über Geoengineering-Experimente, die groß angelegte Manipulation des Klimas unserer Erde.  Zwar gibt es keine vollständige Aufzeichnung von Wetter und Klima-Projekten in Dutzenden von Ländern, diese Karte ist aber der erste Versuch, um den expandierenden Umfang der Forschungs-Experimente zu dokumentieren. 

 

Fast 300 Geo-Engineering-Projekte / Experimente sind auf der Karte vertreten, die zu den verschiedenen Arten von Klima-Änderungs-Technologien gehören.

Einfach anklicken und vergrößern..
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Aus der Sicht der reichen Länder (und ihrer Unternehmen) erscheint Geoengineering einfach perfekt. Es ist machbar. Es ist (relativ) billig. Und es erlaubt der Industrie, den Umbau unserer Wirtschaft und Produktionsweise für überflüssig zu erklären.

 

Das wichtigste aber ist: Geoengineering braucht keinerlei internationale Übereinkunft. Länder, Unternehmen, ja sogar superreiche Geo-Piraten können es auf eigene Faust durchziehen. Eine bescheidene >Koalition der Willigen< genügt vollauf, und eine Handvoll Akteure kann den Planeten nach Belieben umbauen.

 

Damit wir es nicht vergessen:

 

Seit 1945  führten die USA, die UdSSR, England, Frankreich und später auch China mehr als 2000 Atomtests durch – über und unter der Erde und ohne Rücksicht auf die zu erwartenden Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt weltweit. Niemand wurde um Erlaubnis gefragt. Wenn das Weltklima zu kippen droht, werden sie da wirklich vor einseitigen Entscheidungen zurückschrecken? 

 

 

 

Warum ist Geo-Engineering nicht akzeptabel..?

 

SRM Geoengineering kann nicht im Labor getestet werden: Es ist keine experimentelle Labor-Phase möglich, um einen spürbaren Einfluss auf das Klima zu haben. Geo-Engineering muss massiv eingesetzt werden.

 

Experimente oder Feldversuche entsprechen tatsächlich den Einsatz in der realen Welt, da kleine Tests nicht die Daten auf Klimaeffekte liefern.

 

Auswirkungen für die Menschen und die biologische Vielfalt würden wahrscheinlich sofort massiv und möglicherweise irreversibel sein.

 

 

 

 

Hände weg von Mutter Erde (HOME) ist eine weltweite Kampagne, um unserem kostbaren Planeten Erde, gegen die Bedrohung durch Geo-Engineering-Experimente zu verteidigen. Gehen Sie mit uns, um eine klare Botschaft an die Geo-Ingenieure und die Regierungen weltweit zu senden, dass unsere Erde kein ein Labor ist.

 

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Liste der (SRM) Geoengineering-Forschung

Hier anklicken:
Hier anklicken:

http://www.ww.w.givewell.org/files/shallow/geoengineering/Geoengineering research funding 10-9-13.xls

 

Weltweite Liste der Geoengineering-Forschung SRM Forschungs Länder: 

 

Großbritannien, Vereinigte Staaten Amerika, Deutschland, Frankreich, Norwegen, Finnland, Österreich und Japan.

 

 

In "NEXT BANG!" beschreibt Pat Money neue Risikotechnologien, die heute von Wissenschaftlern, Politikern und mächtigen Finanziers aktiv für den kommerziellen Einsatz vorbereitet werden:

 

Geo-Engineering, Nanotechnologie, oder die künstliche >Verbesserung< des menschlichen Körpers.

 

"Die  Brisanz des Buches liegt darin, dass es zeigt, wie die Technologien, die unsere Zukunft bestimmen könnten, heute zum großflächigen Einsatz vorbereitet werden – und das weitgehend unbemerkt von der Öffentlichkeit. Atomkraft, toxische Chemikalien oder genmanipulierte Organismen konnten deshalb nicht durch demokratische Entscheidungen verhindert werden, weil hinter ihnen bereits eine zu große ökonomische und politische Macht stand, als ihre Risiken vielen Menschen erst bewusst wurden.

 

Deshalb dürfen wir die Diskussion über Geoengineering, Nanotechnologie, synthetische Biologie  und die anderen neuen Risikotechnologien nicht länger den selbsternannten Experten überlassen. Die Entscheidungen über ihren künftigen Einsatz fallen jetzt - es ist eine Frage der Demokratie, dass wir alle dabei mitreden."

 

Ole von UexküllDirektor der Right Livelihood Award Foundation, die den Alternativen Nobelpreis vergibt

 

 

Vanishing of the Bees - No Bees, No Food !

 

Verschwinden der Bienen  - Keine Bienen, kein Essen !

 

http://www.beeheroic.com/geoengineering-and-environment

http://www.beeheroic.com/resources

 

 

 

 

 

Solar Radiation Management = SRM

Es ist zu beachten, dass SRM Maßnahmen zwar auf kurzer Zeitskala wirksam werden können, die Dauer ihres Einsatzes aber an der Lebensdauer des CO-2 gebunden ist, welches mehrere Tausend Jahre beträgt.

 

CDR- Maßnahmen hingegen müssten über einen sehr langen Zeitraum (viele Jahrzehnte) aufgebaut werden, ihr Einsatz könnte allerdings beendet werden, sobald die CO2 Konzentration wieder auf ein akzeptables Niveau gesenkt ist. Entsprechende Anstrengungen vorausgesetzt, könnte dies bereits nach einigen Hundert Jahren erreicht sein.

 

CDR Maßnahmen: sind relativ teuer und arbeiten viel zu langsam. Bis sie wirken würden, vergehen viele Jahrzehnte

 

Solar Radiation Management SRM Maßnahmen: billig.. und schnell..

 

 

Quelle: Institut für Technikfolgenabschätzung

 

 

 

 

 

Solar Radiation Management = SRM

 

Ironie der Geoengineering Forschung:

 

Ein früherer SRM Abbruch hätte einen abrupten sehr heftigen Klimawandel zur Folge, den wir in dieser Schnelligkeit und heftigen Form nie ohne diese SRM Maßnahmen gehabt hätten. 

 

Das, was Regierungen mit den globalen GEO-ENGINEERING-INTERVENTIONEN verhindern wollten, genau das wären dann die globalen Folgeschäden bei der frühzeitigen Beendigung der SRM Forschungs-Interventionen.

 

Wenn sie diese hoch giftigen SAI - Programme  aus wichtigen Gründen vorher abbrechen müssten, droht uns ein abrupter Klimawandel, der ohne diese GE-Programme nie dagewesen wäre. 

 

Das bezeichne ich doch mal  als wahre  reale Satire..