Berichte des Forschungszentrums Jülich

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Berichte des Forschungszentrums Jülich - JuSER

Kapitel 4

Modellbeschreibung

Zur Interpretation der in-situ C10-Messungen wurden im Rahmen dieser Arbeit Modellsimulationen

durchgeführt . Ziel dieser Modellsimulationen war es zu überprüfen,

ob Modellergebnisse in Einklang mit den Beobachtungen stehen . Es kann somit untersucht

werden, ob das durch die Modelle repräsentierte derzeitige Verständnis der

stratosphärischen Chemie die Beobachtungen erklären kann . Für die Modellsimulationen

wurde das Chemische Lagrangesche Modell der Stratosphäre (CLaMS) benutzt,

das in den letzten Jahren am Institut für Stratosphärische Chemie des Forschungszentrums

Jülich entwickelt wurde [McKenna et al., 2001b,a] . CLaMS ist ein Lagrangesches

Chemie- und Transportmodell der Stratosphäre und wird hier als photochemisches

Boxmodell eingesetzt . Abbildung 4 .1 gibt einen Überblick über die verschiedenen Modellkomponenten

von CLaMS und ihre Wechselwirkungen .

Als Lagrangesches Boxmodell beschreibt CLaMS die zeitliche Entwicklung der chemischen

Zusammensetzung einer abgeschlossenen homogenen Luftmasse entlang einer

vorgegebenen Trajektorie . Die Berechnung der Trajektorien erfolgt in einem isentro

pen Trajektorienmodell, d.h ., die Bewegung der Luftmassen findet auf Flächen gleicher

potentieller Temperatur statt . Die Annahme der Isentropie ist nur für kurze Zeitskalen

gültig (ca . 5-10 Tage), so daß für längere Zeiträume Bewegungen senkrecht zu

isentropen Flächen durch die Einbeziehung diabatischer Korrekturen angenähert wird

[Morerette, 1991 ; Zhong und Haigh, 1995] . Mischungsprozesse bleiben hier unberücksichtigt

. Das Trajektorienmodell nutzt die für den jeweiligen Zeitraum relevanten meteorologischen

Daten wie Druck, Temperatur und Windfeld - im allgemeinen extern

bereitgestellt vom United Kingdom Metereological Office (UKMO) oder vom European

Centre for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF) .

Das Chemiemodul beschreibt nach derzeitigem Kenntnisstand die chemischen Prozesse

in der Stratosphäre vollständig, d . h ., alle bekannten chemischen Reaktionen

einschließlich der heterogenen Reaktionen unter Beteiligung von PSC-Partikeln sind

berücksichtigt . Das Chemiemodul umfaßt 40 chemische Spezies, einschließlich 4 nichtreaktiver

Spezies (0 2 , N2 , C02 und H 2 ), und 112 chemische Reaktionen unter anderem

24 Photolyse- und 11 heterogene Reaktionen . Die komplette Aufstellung aller

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