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Marquart, Susanne (2003): Klimawirkung von Kondensstreifen: Untersuchungen mit einem globalen atmosphärischen Zirkulationsmodell. Dissertation, LMU München: Faculty of Physics
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Abstract

A parameterization of line-shaped contrails for use within the framework of a general circulation model (ECHAM) was developed for the first time. Contrail coverage, optical properties and radiative forcing are calculated at any model time step depending in a physically based manner on the respective conditions in the ambient air. In addition, possible effects on atmospheric parameters can be simulated, allowing for the determination of a climate sensitivity parameter especially for line-shaped contrails. Regional contrail cover as well as the large range of simulated optical depth values show a fair qualitative and quantitative agreement with observations. Sensitivity studies result in a lower global radiative forcing of line-shaped contrails than estimated by the Intergovernmental Panel on Climate Change (1999). Remaining uncertainties are mainly associated with poor knowledge of microphysical properties such as ice water content, particle shape and size. Considering future changes in air traffic density, and aircraft technology, as well as anthropogenic climate change, an increase of global contrail cover and radiative forcing by roughly a factor of four between 1992 and 2050 is simulated.

Abstract

In dieser Arbeit wurde erstmals eine Parametrisierung von linienförmigen Kondensstreifen für ein globales atmosphärisches Zirkulationsmodell (ECHAM) entwickelt. Diese erlaubt es, Bedeckungsgrad, optische Eigenschaften und Strahlungsantrieb von Kondensstreifen zu jedem Modellzeitschritt in physikalisch begründeter Abhängigkeit von den jeweils vorherrschenden atmosphärischen Umgebungsbedingungen zu simulieren. Zusätzlich können mögliche Einflüsse auf atmosphärische Parameter ermittelt werden, was auch die Bestimmung eines Klimasensitivitätsparameters speziell für linienförmige Kondensstreifen ermöglicht. Regionale Kondensstreifenbedeckungsgrade sowie die große simulierte Bandbreite an optischen Dicken zeigen befriedigende qualitative und quantitative Übereinstimmung mit Beobachtungsdaten. Sensitivitätsstudien ergeben für linienförmige Kondensstreifen einen geringeren globalen Strahlungsantrieb als vom Intergovernmental Panel on Climate Change (1999) abgeschätzt. Die größte Unsicherheit ist dabei mit der mangelhaften Kenntnis mikrophysikalischer Eigenschaften wie Eiswassergehalt, Partikelform und Partikelgröße verbunden. Unter Beachtung künftiger Veränderungen des Luftverkehrsaufkommens und der Triebwerkstechnologie, sowie anthropogenener Klimaänderungen, ergeben die Modellsimulationen eine Vervierfachung des globalen Bedeckungsgrads sowie Strahlungsantriebs zwischen 1992 und 2050.