Wolken spielen eine wichtige Rolle im Hinblick auf den globalen Klimawandel, da sie die Wechselwirkung der Erde mit Sonnenlicht und Wärmestrahlung beeinflussen. Mit einer Höhe von etwa einem Kilometer sind Stratocumulus-Wolken dabei der häufigste Wolkentyp. Sie bilden große Teppiche am Himmel und bedecken etwa 20 % der Erdoberfläche.
Diese Wolken werden nun von einem interdisziplinären Forschungsteam des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (Göttingen, Deutschland), der Universität Göteborg (Schweden), der Technischen Universität Delft (Niederlande) und der Freien Universität Berlin (Deutschland) untersucht. Das Team erhält vom Europäischen Forschungsrat (ERC) für die nächsten sechs Jahre 13,7 Millionen Euro für ihre Forschung. Das Ziel dieses ERC-Synergieprojekts TurPhyCloud – The role or Turbulence in the Physics of Clouds – ist es, durch besseres Verständnis der Physik von Stratocumulus-Wolken die Unsicherheit von Wetter- und Klimaprognosen zu verringern.
Turbulente Prozesse an der Oberseite von Stratocumulus-Wolken beeinflussen deren gesamte Entwicklung bis hin zum Niederschlag. In den kommenden sechs Jahren werden die Wissenschaftler*innen diese Prozesse mit Hilfe des bewährten CloudKite-Observatoriums untersuchen, das am MPI-DS entwickelt wurde. Das Observatorium verwendet einen stationären Ballon, der modernste Instrumente mit einem Gewicht von 120 kg zwei Kilometer in den Himmel befördert und so präzise Messungen von Wolkenparametern mit beispielloser räumlicher Auflösung ermöglicht.
„Wir interessieren uns insbesondere für den oberen Teil der Wolke, der am stärksten von der Sonnenstrahlung sowie von Verdunstung beeinflusst wird und dessen physikalische Dynamik nur ansatzweise verstanden ist“, erklärt Eberhard Bodenschatz, Direktor am MPI-DS und Koordinator von TurPhyCloud.
Darüber hinaus wird eine Flotte von Forschungsdrohnen der TU Delft für kontinuierliche Messungen von Wind, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Druck in und um die Wolken eingesetzt.
Die Wissenschaftler wollen vor allem atmosphärische Daten von lokalen Stratocumulus-Wolken in der Ostsee sammeln. Anhand dieser Feldstudien entwickeln sie anschließend Modelle für turbulente Prozesse in Stratocumulus-Wolken, die durch weitere Messungen validiert werden. Durch die Kombination von numerischen Ansätzen und Modellberechnungen will das Team ein Simulationswerkzeug schaffen, das in aktuelle Wetter- und Klimamodelle integriert werden kann.
„Eine der größten Herausforderungen in der Klimawissenschaft ist die Vorhersage des Verhaltens von Wolken, die einen großen Einfluss auf die Geschwindigkeit der globalen Erwärmung haben“, fasst Bodenschatz das Ziel des Projekts zusammen. „Ich bin überzeugt, dass das Verständnis der Physik von Stratocumulus-Wolken eine Verbesserung der aktuellen Wetter- und Klimamodelle ermöglichen wird.“