Simulation von Treibhausgasen in der Atmosphäre Forschungsthemen
Atmosphärische Transportsimulation
Die Treibhausgaskonzentration wird durch Meteorologie, sowie durch Treibhausgasemissionen- und senken beeinflusst. Es ist daher notwendig den meteorologischen Transport der Gase zu simulieren, um die Quellen und Senken zu studieren und natürliche und anthropogene Emissionen zu quantifizieren. Je nach Anwendungsfall, nutzen wir sowohl Eulerische als auch Lagrange Modelle. Eulerische Modelle laufen auf einem fixen Grid und simulieren ganze Konzentrationsfelder, während Lagrange Modelle bestimmte Luftmassen verfolgen, um ihre Zusammensetzung besser zu verstehen.
Um Emissionen zu quantifizieren nutzen wir inverse Schätzverfahren, wie die Bayesche Inversion, bei der die Unterschiede zwischen Messungen und Modell unter Berücksichtigung aller Fehler minimiert wird, indem die Emissionen entsprechend skaliert werden. Beispielsweise können durch Nutzung von Satellitendaten CO2 Emissionen auf kontinentaler Skala untersucht werden, um natürliche Prozesse besser zu verstehen. Inverse Schätzverfahren können auch dazu genutzt werden, Messnetzwerke zu designen, die spezifische Aufgaben erfüllen, also z.B., die möglichst gut geeignet sind um anthropogene Emissionen von urbanen Gebieten abschätzen zu können. Dies ist ein Ziel im Rahmen des Projekts „Integriertes Treibhausgas Monitoring System“ (ITMS), in dem Heidelberg die Abschätzung von CO2 Emissionen aus urbanen Zentren leitet.
Die so gewonnen Informationen über Treibhausgasemissionen können zur unabhängigen Verifikation im Sinne des Paris Abkommens genutzt werden. Gleichzeitig können die Daten ebenfalls einen Anreiz für Individuen, politische Stakeholder oder Unternehmen darstellen, um ihre Emissionen zu reduzieren. Welche sozialen, politischen und ökonomischen Aspekte dabei eine Rolle spielen wird im HCE-Projekt “Responding to Planetary Crisis” untersucht.