Die Mess- und Modellsysteme des ATMO Hub am KIT
Bodengebundene Messungen
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KITcube |
integriertes Atmosphärenbeobachtungssystem aus verschiedenen meteorologischen Sensoren. Der stationäre KITcube am Campus Nord des KIT besteht aus dem meteorologischen 200 m-Messmast (durchgehende Messungen seit 1972, Turbulenz, Wind, Temperatur und Feuchtesensoren), einem Sonnen-Photometer und einem C-Band Polarisations Doppler-Radar. Der mobile KITcube kombiniert hochaufgelöste Messungen von scannenden Fernerkundungssystemen (Doppler Lidar, Wolken und Regenradar, Feuchte und Temperatur-Profiler, Sonnen Photometer, Sodar, Scintillometer und GPS-basiertem integrierten Wasserdampf und Wolkenkamera-Systemen) mit klassischen in situ Instrumenten an Masten und Ballons. Das Gesamtsystem ermöglicht Konvektions-, Wolken- und Niederschlagsstudien. |
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Meteorologische Messstationen | verschiedene Messstationen in und um Karlsruhe & Stationen am Toten Meer |
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Aerosol-Messcontainer | Das IMK betreibt zwei Aerosol-Messcontainer, ausgestattet mit zahlreichen Instrumenten zur Erfassung Aerosol-relevanter Parameter (z.B. Partikelgröße, chemische Zusammensetzung, Partikel-Zahl,...). |
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Im Rahmen der Messnetzwerke NDACC, TCCON und COCCON betreibt das IMK zahlreiche FTIR (Fourier-Transformations-Infrarot) Spektrometer zur Fernerkundung der chemischen Zusammensetzung der Erdatmosphäre für verschiedene Spektralbereiche. |
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Thermische Infrarot Radiometer (TIR) |
Zur Validierung satellitengestützter Land- bzw. Wasser-Oberflächen-Temperaturen betreibt das IMK mehrere Messstationen. |
Luftgestützte Messungen
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IAGOS-CARIBIC | Fernerkundung der chemischen und physikalischen Prozesse in der Atmosphäre mittels Passagierflugzeug |
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GLORIA | Flugzeuggetragenes FTIR Spektrometer; gemeinsam mit FZJ; Plattformen: Geophysica und HALO |
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KITsonde | Multi-Sensor Fallsondensystem für hoch und schnell fliegende Forschungsflugzeuge (z.B. HALO). |
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PHIPS | Neuartige Sonde für die Stereo-Abbildung einzelner Wolkenteilchen und die gleichzeitige Messung der polaren Streufunktion des Teilchens. |
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SID-3 | SID-3 (Small Ice Detector Mk 3) der Universität Hertfordshire erfasst das räumliche Lichtstreuungsmuster einzelner Aerosol- und Wolkenpartikel im Winkelbereich von 6 bis 25° für Partikelgrößen bis hinunter zu ~ 1 µm |
Labore
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AIDA (Aerosol Interaction and Dynamics in the Atmosphere) | Kammer zur Untersuchung der chemischen Kinetik, Aerosolchemie und -physik und Wolkenmikrophysik |
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Biologische Laboratorien, Phytokammern und Expositionskammern |
Biochemische, biophysikalische, mikrobiologische und gentechnische Laboratorien ermöglichen Studien an Pflanzen und Mikroorganismen vom intakten Organismus bis zur molekularen Ebene. Sie werden durch Phytokammern und Expositionskammern ergänzt, um die Auswirkungen von Klima-, Luftqualitäts- und Strahlungsänderungen unter definierten Bedingungen zu untersuchen. |
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Zentrum für Stabile Isotopen Analyse | Unser Labor ist mit vier Massenspektrometern samt zugehöriger analytischer Peripherie sowie Laserspektrometern für die stabile Isotopenanalyse von C (Kohlenstoff), N (Stickstoff), O (Sauerstoff) und H (Wasserstoff) in gasförmigen, flüssigen und festen Proben ausgestattet. |
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Wissenschaftliches Gewächshaus | Die Forschungseinrichtung auf dem KIT-Campus Alpin bietet eine Hightech-Plattform um die Reaktionen von Pflanzen auf Umweltveränderungen und extreme Stressereignisse besser zu verstehen. In den einzelnen Klimakammern können Pflanzen unterschiedlicher Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Strahlung sowie Kohlendioxid-Konzentrationen ausgesetzt werden. |
Satelliteninstrumente
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MIPAS/ENVISAT | Satellitendaten des MIPAS Instrument auf dem Satelliten ENVISAT (2002-2012); Chemische Zusammensetzung der Atmosphäre. |
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IASI | MetOp-Satelliten befördern eine Reihe von Instrumenten im Weltall mit dem Ziel, das Klima der Erde zu überwachen und Daten zur Verbesserung der Wettervorhersage zu liefern. IASI misst die vertikalen Struktur der atmosphärischen Temperatur und Feuchte in hoher Auflösung. Das IMK erzeugt Daten der troposphärischen Wasserdampfisotopologe zur Untersuchung des Feuchtetransports in der Troposphäre. |
Messnetzwerke
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NDACC (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change) |
Bodengebundene Fernerkundungsmessung der Atmosphärenzusammensetzung. Das IMK betreibt mehrere FTIR (Fourier-Transform-Infrarot-Spektrometer), welche Informationen über zahlreiche atmosphärische Spurenstoffe liefern. Diese FTIR-Stationen des IMK sind Teil von NDACC:
Eine Übersicht über alle öffentlichen NDACC-Daten findet sich hier. |
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TCCON (Total Carbon Column Observation Network) |
Bodengebundene Fernerkundungsmessung der Atmosphärenzusammensetzung (Treibhausgase). Das IMK betreibt mehrere FTIR (Fourier-Transform-Infrarot-Spektrometer), welche Informationen über Treibhausgase liefern. Diese FTIR-Stationen des IMK sind Teil von TCCON:
Eine Übersicht über alle öffentlichen TCCON-Daten findet sich hier. |
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COCCON (the COllaborative Carbon Column Observing Network) |
Bodengebundene Fernerkundungsmessung von Treibhausgasen mit portablen FTIR-Spektrometern EM27/SUN (Eigenentwicklung von KIT & Bruker Optics). Netzwerk aus mehr als 40 Stationen weltweit (z.B. Deutschland, USA, UK, Indien, Namibia, Japan, China und Mexico). Eine Übersicht über Stationen, Kampagnen und veröffentlichte Daten findet sich hier. |
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TERENO (Terrestrial Environmental Observatories) |
Messung und Analyse von Boden, Vegetation und atmosphärischen Daten zur Erforschung des Langzeiteinflusses des globalen Klimawandels, von Landnutzungsänderungen, sozio-ökonomischen Entwicklungen und menschlichen Eingriffen auf die terrestrischen Ökosysteme. Das IMK betreibt das TERENO-Observatorium 'Voralpenraum' mit verschiedenen Messystemen (biogeochemisch, hydrologisch und meteorologisch). Eine Übersicht über veröffentlichte Daten findet sich hier. |
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AERONET (Aerosol Robotic Network) |
Bodengebundene Fernerkundungsmessungen verschiedener Aerosol(-relevanter) Parameter. Das IMK betreibt folgende AERONET-Stationen:
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Modelle
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ICON / ICON-ART | ICON-ART, wobei ART für Aerosols and Reactive Trace gases steht, ist eine Erweiterung von ICON (ICOsahedrisches Nichthydrostatisches Modell, entwickelt vom Deutschen Wetterdienst (DWD) und dem Max-Plank-Institut für Meteorologie Hamburg (MPI-M), operationelles Wettervorhersagemodell des DWD) um die Simulation von Gasen, Aerosolpartikeln und die damit verbundenen Rückkopplungsprozesse in der Atmosphäre zu ermöglichen. |
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EMAC (ECHAM/MESSy) | Das ECHAM/MESSy Atmosphären-Chemie (EMAC) Modell wurde am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz entwickelt und basiert auf dem ECHAM5 Modell des Max-Planck-Institutes für Meteorologie in Hamburg. Die MOD-Gruppe nutzt dieses Modell seit 2004 und entwickelt es für spezifische Fragestellungen weiter. Aufgrund seines Ansatzes und der Struktur der Schnittstellen kann das Chemie-Klima-Modell EMAC leicht für eine Vielzahl von Untersuchungen eingesetzt werden. Der Schwerpunkt unserer Arbeiten liegt in der Untersuchung des stratosphärischen Ozonbudgets und der Prozesse, die den stratosphärischen Ozonverlust im polaren Winter/Frühling kontrollieren (z.B. die sogenannte Denitrifizierung). |
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WRF / WRF-Chem | Das Modell WRF (Weather Research and Forecast, entwickelt von NCAR/Penn State University) wird zur numerischen Wettervorhersage verwendet und liefert Daten, welche in das hydrologischen Modell WaSiM zur Flutenvorhersage eingehen. Weitere Schwerpunkte sind globales Wasserbudget (z.B. Änderungen im Grundwasser). WRF-Chem (Weather Research and Forecast with atmospheric chemistry) enthält zahlreiche Optionen für die Gasphasenchemie und Aerosole. |
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COSIMA | COSIMA (Computer Simulation of Aerosols) dient der Modellierung von Aerosol-Prozessen. Für eigene Simulationen ist eine Web-Version verfügbar. |
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COSMO-CLM / COSMO-ART |
COSMO (Consortium for Small-scale Modeling) wird in vielen Ländern (u.a. Deutschen Wetterdienst (DWD)) zur operationellen regionalen Wettervorhersage eingesetzt. Langzeitsimulationen können mit der erweiterten Version COSMO-CLM (Climate Limited-Area Modeling) durchgeführt werden. COSMO-ART (Consortium for Small-scale Modeling -Aerosols and Reactive Trace gases): vom KIT entwickelte Erweiterung des COSMO-Modells um die Simulation von Gasen, Aerosolpartikeln und die damit verbundenen Rückkopplungsprozesse in der Atmosphäre zu ermöglichen. |