Aerosols – Remote Sensing and Transport Modelling

Aerosole sind Suspensionen von Schwebeteilchen von kleinen festen und flüssigen Partikeln, die in der Atmosphäre in Spuren auftreten. Ihre Ursprünge sind sowohl natürlich (Saharastaub, andere Bodenpartikel, Vulkanasche, Waldbrände, etc.) als auch anthropogen (Verbrennungsprozesse, urbane und industrielle Emissionen). Sie sind ein bestimmender Faktor von Luftqualität und Klima auf lokaler, regionaler und globaler Ebene und üben einen großen Einfluss auf das Leben und wirtschaftliche Aktivitäten aus. Eine genaue Charakterisierung ihrer Eigenschaften, die Identifizierung ihrer Quellen und die Analyse ihres Transports über kurze und lange Distanzen sind Schlüsselfaktoren für die Analyse und Vorhersage von Luftverschmutzung sowie für das Verständnis der atmosphärischen Strahlung und des Klimasystems. Fernerkundungstechniken, basierend auf der Interaktion von Licht mit Aerosolpartikeln, sind die fortgeschrittensten Verfahren für Aerosolmessung. Aktive Fernerkundungssysteme (Lidars) messen das aus einem Laserstrahl rückgestreuute Licht. Passive Fernerkundungssysteme (Photometer) messen die Streuung von Sonnenlicht. Satelliten messen das von der Erde reflektierte Sonnenlicht. Das Ziel dieses Projektes ist: - die Entwicklung von neuen Methoden für die Identifikation und Klassifikation von Aerosolen basierend auf ihren optischen Eigenschaften, unter Verwendung von bodengestützten Fernerkundungsmessungen und Satellitenbilddaten; - die Verbesserung der numerischen Aerosol-Modellierung von FLEXPART, ein in der Atmosphärenforschung und in praktischen Anwendungen weit verwendetes Ausbreitungsmodell. Die neue Methoden werden die Aerosolcharakterisierung über Österreich verbessern. Daten der nahen rumänischen und deutschen Stationen des europäischen Lidar-Netzwerks EARLINET und des globalen Sonnenphotometer-Netzwerks AERONET, MACC-Produkte (die Satellitendaten inkludieren) des European Copernicus Atmosphere Services und Daten von Sonnblick Observatorium werden dafür verwendet. Das Projekt schlägt einen neuen Forschungsansatz für Aerosolcharakterisierung vor: die Integration von durch Lidar gemessenen hochauflösenden vertikalen Profilen (von Bodenhöhe bis zur freien Troposphäre) mit Profilen von Satellitenmessungen, die eine niedrigere vertikale Auflösung haben, aber eine größere Fläche erfassen. Zurzeit gibt es keine EARLINET- bzw. AERONET-Station in Österreich. Die Vorteile des Aufbaus einer hypothetischen Lidar-Station in Wien, integriert in EARLINET, werden analysiert. Es werden technische Aspekte behandelt (Standort, Anschaffungs- und laufende Kosten, Personalbedarf, Betrieb und Wartung, EARLINET-Integration) und die erwartete Verbesserungen der Aerosolcharakterisierung über Österreich und auf regionaler Ebene.