Auswirkungen der Emissionen feiner Vulkanasche und vulkanischem Sulfataerosol durch eine Supervulkaneruption

Transkript

1 Auswirkungen der Emissionen feiner Vulkanasche und vulkanischem Sulfataerosol durch eine Ulrike Niemeier (1), Claudia Timmreck (1), Sebastian Rast (1), Marco Giorgetta (1), Hans-F Graf (2), Stephen Self (3) 1) Max Plack Institute für Meteorologie, Bundesstr. 53, D Hamburg, Germany 2) Centre Atmospheric Sciences, University Cambridge, Downing Place, Cambridge CB2 3EN, Unitgdomed Kingdom 3) Department of Earth Science, Open University, Milton Keynes DACH, September 2007

2 Übersicht Einleitung Das Modell Pinatubo Yellowstone Schlussfolgerungen

3 Super Eruptionen - ein Vergleich

4 Einleitung Erfahrung mit der Simulation von Vulkaneruptionen am MPI-MET Interaktive Simulation der Asche und Sulfate notwendig Vulkan Module für ECHAM5

5 GCM MAECHAM5-HAM Globales Zirkulations Modell Spectrale Dynamik HAM: Aerosol Mikrophysik 7 log-normal Moden Aerosolmasse und -anzahl als Tracer transportiert Tracer: Sulfat, OC, BC, Staub, DMS, Seesalz Interne Mischung bestimmt durch Aerosoldynamik, thermodynamische und Wolkenprozesses Stratosphärische Sulfatchemie für Vulkanstudie

6 Asche Modul Feine Asche unabhängig von HAM - eigenes Modul Trockendeposition Nassdeposition Sedimentation SW-LW Strahlung Einmodale Verteilung HAM notwendig für Sulfatchemie HAM erweitert in die Stratosphäre

7 Interaktive Eruption in ECHAM5 Feine Asche und SO2 direkt in die Stratosphäre in 50 and 30 hpa Höhe emittiert Nur 1% der insgesamt ausgeworfenen Asche Coagulation in Nassaggregaten Mittlerer Radius der feinen Asche: 2µm

8 Simulationen Pinatubo Explosion Asche - Teilchenzahl und -masse: 92 Mt in 50hPa für 3 Stunden SO2: 17 Mt in 30hPa für 3 Stunden Yellowstone Eruption Emittierte Asche und SO2: 100 mal Pinatubo

9 Pinatubo: Feine Asche und SO2 in 50hPa

10 Pinatubo: Feine Asche Nassdeposition [kg/m2]

11 Pinatubo: Messungen der Aschedeposition [mm] (Wiesner et al, 2004)

12 Vergleich mit Satellitendaten Ash [Mt] days ECHAM Satellite days Vergleich der globalen Aschemasse der Grösse 1µm bis 15µm in ECHAM mit Satellietenauswertungen von Guo et al (2004) Ash [Mt]

13 ECHAM5/HAM T63 L31 und L47 Aschemasse Monatsmittel ein Monat nach der Eruption: L31 links and L47 rechts in 50 hpa

14 Yellowstone Eruption Zeitpunkt: 1. Juni über 10 Tage 100 mal Pinatubo Asche: Mt in 50hPa über 10 Tage SO2: 1700 Mt in 30hPa über 10 Tage SO2 Reaktion mit OH nach Bekki (1996)

15 Yellowstone Eruption mit herzlichem Dank an Michael Böttinger, DKRZ

16 Yellowstone: Asche [1.e-9 kg/kg]; Monatsmittel Juli August Dezember

17 Yellowstone: Ausfall feiner Asche [kg/m2] im ersten Monat dry dep. wet dep. sedimentation

18 Yellowstone: SO2 [1.e-9 kg/kg]; Monatsmittel Bekki (1996): OH Limitierung durch hohe SO2 Konzentration; SO2 Lebensdauer vorgeschrieben; OH Konzentration = 0 in der Stratosphäre

19 Yellowstone: Sulfat [1.e-9 kg/kg]; Monatsmittel Juli August Dezember

20 Yellowstone: KW Heizrate [K/d] von Sulfat Juli August Dezember

21 Yellowstone: Auswirkung des Strahlungseffektes auf die Temperatur [K] im Juni; Monatsmittel

22 Zusammenfassung Interaktives Modul für feine Vulkanasche ECHAM5/HAM entwickelt Aerosolmodell HAM auf die Stratosphäre ausgedehnt und strat. Sulfatchemie eingebunden Pinatubo Ergebnisse mit Messungen verglichen Erste Ergebnisse einer Supervulkansimulation Strahlungseinfluss der Asche und Lw des Sulfates fehlen wenig Ausagen über die meteorologischen Auswirkungen möglich

23 Anstehende Arbeiten Strahlungskopplung der Asche und Sulfataerosole Gasphasenchemie zur besseren Berechnung des stratosphärischen OH

24 Thank you

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