Modellbeschreibung von LIMA-ICE

Ein 3-d Lagrange’sches Eistransportmodell (LIMA-ICE) beschreibt die Bildung und den Lebenszyklus von Eisteilchen in der polaren Sommermesopausenregion. LIMA-ICE enthält Module zur Behandlung einer vereinfachten mesosphärischen Chemie und den Transport von Wasserdampf, und berechnet die Mikrophysik an einzelnen Eisteilchen (20 Millionen) auf ihren Trajektorienbahnen (Berger und von Zahn, 2002; von Zahn und Berger, 2003). Hierfür benötigt das Eistransportmodell eine fortlaufende  Initialisierung, einmal pro Stunde, aus 3-d atmosphärischen Hintergrundwinden, Temperaturen, Luftdrücken und –dichten. Diese werden aus einem konsistenten Datensatz eines GCMs, z.B. COMMA/IAP (Berger und von Zahn, 2002; von Zahn und Berger, 2003; Berger und von Zahn, 2007) oder LIMA (Berger und Lübken, 2006; Lübken und Berger, 2007) geliefert. Weiterhin muss zum ersten Zeitschritt ein 3-d Wasserdampffeld als Startwert zur Verfügung gestellt werden, während innerhalb der zeitlichen Eissimulation Wasserdampfwerte als Randwerte der Eismodelldomäne (78 bis 94 km Höhe, 37.5°N/S bis 90°N/S als Breitenbereich) spezifiziert werden müssen. LIMA-ICE berechnet eine Eiswolkenverteilung während einer ganzen Sommersaison jeweils für die Nordhemisphäre vom 15. Mai bis 25. August und für die Südhemisphäre vom 15. November bis 25. Februar. Hierbei wird die Sommermesopausenregion mit 20 Millionen Nukleationskeimen, den sogenannten Hunten’schen Staubteilchen (Hunten, 1980), aufgefüllt, auf deren Trajektorien die potentielle Eisbildung mittels mikrophysikalischer Prozesse simuliert wird. Innerhalb eines Zeitschritts von 45 s wird für jedes der Staub-/Eisteilchen ein 3-d Transport durch den Hintergrundwind, eine Sedimentationsgeschwindigkeit und turbulente Partikeldiffusion zusätzlich berechnet. Die aktuelle Gesamtmenge aller einzelner Eisteilchen bildet dann Eiswolken mit großräumigen Strukturen, die statistische Analysen der Parameter wie z.B. Häufigkeit, Helligkeit und Höhe der Eiswolken erlauben und damit mit Lidar-Beobachtungen verglichen werden können (siehe auch LIMA-ICE Ergebnisse).

Forschungsschwerpunkte

Rückstreusignal

Schnappschuss eines Rückstreusignals (532 nm) einer NLC Eisschicht aus LIMA-ICE für den 18. Juli 2001, 18:00 UT (aus Berger u. Lübken, 2006).