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Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Rheinisches Institut für Umweltforschung an der Universität zu Köln, EURAD

Arbeitsgruppe Chemische Datenassimilation

Die Arbeitsgruppe untersucht allgemein die Frage, wie Beobachtungen, numerische Modelle, Fernerkundungsdaten, und statistische Information zusammengeführt werden können, um eine optimale Schätzung des chemischen Zustandes, der Emissionsquellen und weiterer Parameter zu gewinnen, und ferner, wie genau können diese Parameterabschätzungen und die darauf aufbauenden Vorhersagen sein? Die Arbeitsgruppe "Chemische Datenassimilation" hat zur Entwicklung und Anwendung fortgeschrittener chemischer Datenassimilationsmethoden, die diese Problematik behandeln, Pionierarbeit geleistet.

Chemische Datenassimilation verbindet numerische Modelle der Luftchemie mit Beobachtungen mittels mathematischer Methoden. Hierdurch kann entweder eine optimale Zustandsschätzung oder eine kritische Lücke in unserem Systemverständnis ermittelt werden. Die Arbeitsgruppe "Chemische Datenassimilation" trägt seit Mitte der 90iger Jahre an führender Stelle zur Entwicklung der 4-dimensinalen variationalen Datenassimilation (4Dvar) für Untersuchungen im Bereich der allgemeinen Luftchemie, insbesondere aber der Luftqualität, bei (z.B. Elbern et al., 1997, 1999, 2001, 2007).

Die luftchemischen Assimilations- und Inversionsstudien finden Anwendung in unseren Beteiligungen an

  • voroperationellen GMES-Diensten (Global Monitoring for Environment and Security), zum Beispiel die EC FP 7 Projekte MACC II and PASODOBLE, und
  • wissenschaftlichen Feldkampagnen, zum Beispiel das EC FP7 Projekt PEGASOS

Beide Aktivitätsbereiche dienen dem Verständnis der Luftchemie und Luftqualität, Aerosole einschließend, und helfen weiterhin "luftchemisches Wetter" vorherzusagen und zu analysieren. Nicht zuletzt dienen sie dazu, die Beeinflussung des Strahlungshaushaltes durch Spurenstoffe und Aerosole zu ergründen.

Die Arbeitsgruppe unterstützt wissenschaftliche Messkampagnen (z.B. PEGASOS) und koordiniert die Entwicklung von regionalen chemischen Datenassimilationsverfahren in MACC II. Unser Datenassimilationssystem stützt sich auf das EURopean Air pollution Dispersion - Inverse Model (EURAD-IM), einschließlich seiner tangential-linearen und adjungierten Ableitungen.

Unsere Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten umfassen auch die chemische Datenassimilation in der Stratosphäre und unteren Mesosphäre. Hierzu wurde das 4D-var-Datenassimilationssystem SACADA (Synoptic Analyses of chemical Constituents by Advanced Data Assimilation) entwickelt, welches am World Data Centre for Remote Sensing des DLR operationell betrieben wird.

Unsere Arbeitsgruppe arbeitet eng mit dem Institut für Energie- und Klimaforschung-8 (Troposphäre) des Forschungszentrums Jülich zusammen.

Weitere Seiten der Arbeitsgruppe:

Kontaktperson: Hendrik Elbern (Mitarbeiter)