AtmoSat wird Temperaturen und Spurengase in der oberen Troposphäre und gesamten mittleren Atmosphäre, d.h. der Stratosphäre und Mesosphäre, liefern. Die Abbildung zeigt eine schematische Darstellung der wichtigsten Prozesse in diesem Höhenbereich. Spurengase, die in der Troposphäre frei gesetzt werden, werden in der mittleren Atmosphäre durch die residuelle Zirkulation transportiert. In der Stratosphäre sind dies ein Aufwärtstransport über den Tropen und ein Abwärtstransport über hohen Breiten, in der Mesosphäre ein Aufwärtstransport im Sommer und ein Abwärtstransport im Winter. Zusammen mit weitgehend horizontalem Mischen und chemischen Reaktionen in der mittleren Atmosphäre bestimmt dies die chemische Zusammensetzung der Luft. Diese chemischen und dynamischen Prozesse lassen sich mit AtmoSat aufgrund der Vielzahl der gemessenen Spurengase und der hohen räumlichen Auflösung studieren. Die residuelle Zirkulation wird durch brechende Wellen angetrieben. Veränderungen im Wellenantrieb führen zu Veränderungen der Zirkulation die bis zum Boden wirken. Hierüber könnte auch die Wirkung solarer Variabilität (z.B. 11 Jahreszyklus) bis zum Boden transportiert werden.
Dekadische Klimaveränderungen werden wesentlich beeinflusst von der Variabilität der Zusammensetzung und Dynamik der mittleren Atmosphäre. Derzeit existiert weder auf nationaler noch auf internationaler Ebene eine Datenbasis von ausreichender räumlicher und zeitlicher Auflösung, die ein quantitatives Verständnis dieser Variabilität und der zugrundeliegenden atmosphärischen Prozesse erlaubt und zur Erstellung zufriedenstellender Vorhersagemodelle herangezogen werden könnte. Diese Datenbasis wird von AtmoSat geliefert werden.
Insbesondere wird AtmoSat erlauben den Feedback der Zirkulation auf anthropogene Klimawirkungen und ihre Auswirkung auf das regionale Klima in drei Wissenschaftsschwerpunkten zu untersuchen:
Die wesentlichen Punkte und ihr wissenschaftlicher Hintergrund:
- Dynamische Kopplungen der mittleren Atmosphäre zu Bodenwetter und Klima durch die Wellen-angetriebene Zirkulation:
Kidston et al., Nature Geoscience, 2015
https://www.nature.com/articles/ngeo2424 - Zirkulation und Mischung in der mittleren Atmosphäre bestimmen die Verteilung von Spurengasen (Treibhausgasen):
Holton et al., Reviews of Geophysics, 1995
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/95RG02097
Boenisch et al., Atmospheric Chemistry and Physics, 2011
https://www.atmos-chem-phys.net/11/3937/2011/ - Einfluss des Wasserdampfs in der unteren Stratosphäre auf den Treibhauseffekt und dekadische Klimavariabilität:
Solomon et al., Science, 2010
http://science.sciencemag.org/content/327/5970/1219 - Die Bedeutung des stratosphärischen Aerosols im Klimasystem:
S. Solomon et al., Science, 2011
http://science.sciencemag.org/content/333/6044/866.long - Der asiatische Monsun ist ein wichtiger Tranportweg für den Eintrag von Luftverschmutzung in die Stratosphäre:
Randel et al., Science, 2010
http://science.sciencemag.org/content/328/5978/611
