Ziel dieses Projekts ist die Untersuchung der atmosphärischen Grenzschicht über dem Ozean (MBL), des untersten Teils der Atmosphäre, der direkt von der Meeresoberfläche beeinflusst wird. Diese Schicht spielt eine Schlüsselrolle beim Austausch von Wärme, Wasserdampf und Kohlendioxid zwischen Ozean und Atmosphäre (O-A). Wir wollen verstehen, wie sich die MBL verändert, wenn sie sich über Meereswirbeln befindet, und wie diese Veränderungen großräumige Wetter- und Klimamuster beeinflussen.

Dieses DFG-Projekt ist eng mit dem internationalen Projekt WHIRLS (Auswirkungen von feinskaligen Meereswirbeln auf Klima und Ökosysteme) verknüpft, das untersucht, wie kleinräumige Meeresstrukturen wie warme und kalte Wirbel die Atmosphäre und marine Ökosysteme beeinflussen. Projektpartner sind École Normale Supérieure / Laboratoire de Météorologie Dynamique (Frankreich), GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel und andere. Die Messkampagne beginnt und endet in Kapstadt, Südafrika, und findet vom 23. Juni bis 29. Juli 2026 im Atlantischen Ozean statt. Obwohl die untersuchten Meeresstrukturen relativ klein sind, haben sie signifikante Auswirkungen auf den Austausch von Wärme, Feuchtigkeit und Gasen zwischen Ozean und Atmosphäre. Das Verständnis dieser Effekte ist wichtig für die Verbesserung von Klima- und Ökosystemmodellen.

Im Rahmen der WHIRLS-Kampagne wird eine einzigartige Instrumentenkombination an Bord der Forschungsschiffe „Marion Dufresne II“ und „Agulhas II“ den Ozean und die MBL mit sehr hoher Auflösung untersuchen. Durch die Beobachtung von atmosphärischer Temperatur, Feuchtigkeit, Winden und turbulenten Flüssen sowie von Ozeaneigenschaften (wie Meeresoberflächentemperatur, Salzgehalt, Strömungen und biologischen und chemischen Bestandteilen) wird WHIRLS aufzeigen, wie schnell die Atmosphäre auf lokale Veränderungen im Ozean reagiert und wie diese Rückkopplungsprozesse das Klimasystem prägen. Die atmosphärische Beobachtungskomponente von WHIRLS wird durch diesen DFG-Antrag mit drei leistungsfähigen Lidarsystemen realisiert. Eines dieser Instrumente, der Atmospheric Raman Temperature and Humidity Sounder (ARTHUS, entwickelt an der Universität Hohenheim UHOH), misst atmosphärische Temperatur- und Feuchteprofile mit sehr hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung von wenigen Sekunden bzw. Metern. Zwei Doppler-Lidarsysteme der UHOH erfassen Wind und die vertikale Struktur der Atmosphäre. Zusammen ermöglichen uns diese Instrumente, detailliert zu untersuchen, wie die Atmosphäre auf kleinräumige Veränderungen der Meeresoberfläche reagiert. ARTHUS wird zudem erstmals CO₂-Profile über dem Meer bestimmen und so zu einem besseren Verständnis der Mechanismen beitragen, die den CO₂-Transfer aus der Tiefsee in die Atmosphäre regulieren.

Diese Beobachtungen liefern wertvolle Daten zur Verbesserung von Modellen der Wechselwirkungen zwischen O-A Dadurch ermöglichen sie präzisere Vorhersagen darüber, wie Klima und marine Ökosysteme auf Umweltveränderungen reagieren.