Bachelor/Masterarbeit
Characterization of Cirrus Clouds over Cabo Verde by means of Polarization Lidar Measurements
Ausschreibungsdatum: 09.01.2024
Zirruswolken bestehen aus Eiskristallen, welche homogen (aus Lösungströpfchen) oder heterogen (auf einem Aerosolpartikel) gebildet werden können. Die spezielle Form der Eiskristalle führt dazu, dass sie Licht depolarisieren. Diese Eigenschaft nutzt man mit einem Polarisationslidar aus, um Zirruswolken zu detektieren. Seit Juni 2021 betreibt das TROPOS ein solches Lidargerät in Mindelo auf den Kapverden (siehe Foto), welches das Depolarisationsverhältnis bei 3 Wellenlängen misst. Das Ziel der Masterarbeit ist es, diese Polarisationsmessungen auszunutzen, um so mehr Informationen über die Form, vertikale Struktur und den Bildungsmechanismus der tropischen Zirren zu erforschen.
Kontakt: Moritz Haarig, haarig[at]tropos.de
Eis-Multiplikation – Welche Mechanismen in Wolken können potentiell zur sekundären Erhöhung der Eiskristallanzahl beitragen?
Ausscheibungsdatum: 21.05.2024
In Mischphasenwolken (bestehend aus Eiskristallen und unterkühlten flüssigen Tröpfchen) können mehr Eiskristalle vorhanden sein als durch das bloße Gefrieren flüssiger Tröpfchen erwartbar wäre. In den letzten Jahren wurden verschiedene Mechanismen zur Erklärung des Phänomens vorgeschlagen. Die Gesamtheit dieser Prozesse wird als Eismultiplikation (engl. ‚ice multiplication‘ oder auch ‚secondary ice production’) bezeichnet. Vorstellbar sind zum Beispiel Kollisionen zwischen zwei Eiskristallen oder das Zerbrechen gefrierender Tropfen, bei denen kleinere Eissplitter entstehen und somit mehr Eispartikel vorhanden sind als vorher.
Das Ziel der angebotenen Arbeit ist, die Bedeutung der Eismultiplikation auf Wolkeneigenschaften abzuschätzen. Dafür soll zunächst ein kurzer Überblick über die in der Fachliteratur vorgeschlagenen Prozesse der Eismultiplikation erstellt werden. Basierend darauf sollen diese Prozesse dann auf bestehende simulierte Wolkeneigenschaften (Wolkentropfen- und Eiskristallgrößenverteilungen) eines Wolkenmikrophysikmodells angewendet werden. Dem können auch eigene Simulationen mit einer idealisierten Version dieses Modells hinzugefügt werden. Die Arbeit bietet einen Einstieg in mikrophysikalische Prozesse in Wolken und deren Beschreibung für z. B. Wettermodelle. Kenntnisse von Python, R, o.Ä. sind für die Datenanalyse notwendig.
Kontakt:
Dr. Roland Schrödner, Tel.: +49 (0)341 2717 7388, eMail: roland.schroedner[at]tropos.de
Langjährige Trends in Strahlungsflüssen und im Wolkenstrahlungseffekt
Ausschreibungsdatum: 06.12.2022
Das Meteorologische Observatorium Lindenberg (MOL) des Deutschen Wetterdienst besitzt eine der längsten und genauesten Zeitserie der solaren und terrestrischen Einstrahlung am Boden sowie des Vertikalprofils der bewölkten Atmosphäre. Der aus den Strahlungsdaten berechnete Wolkenstrahlungseffektes zeigt über die letzten 25 Jahre scheinbar widersprüchliche Trends im solaren und terrestrischen Spektralbereich. Ebenfalls ergaben die Strahlungstrends in der wolkenfreien Atmosphäre große Unsicherheiten. Ziel der Arbeit ist es, diese Diskrepanzen und Unsicherheiten mit Hilfe der verfügbaren detaillierten Wolkeninformationen aus aktiver und passiver bodengebundener Wolkenfernerkundung genauer zu untersuchen und ggf. aufzulösen. Bei Interesse kann ein Teil der Arbeit am MOL durchgeführt werden.
Kontakt: Prof. Andreas Macke (TROPOS) macke[at]tropos.de
Masterarbeiten
Spatiotemporal evolution of Cloud Top Height (CTH) for selected ACTRIS stations
Ausschreibungsdatum: 02.09.2024
Clouds contribute significantly to the Earth’s radiative budget and our limited knowledge on their interactions with other atmospheric components induce large uncertainties to radiative transfer calculations and in general circulation models. With respect to that, Cloud Top Height (CTH) is a key-parameter that provides valuable information on the vertical distribution of liquid water, cloud thermodynamic phase, cloud classification, etc.
In this thesis, the student will use the CTH product from the recently-launched EarthCARE satellite. The CTH product will be examined for overpasses co-located with ACTRIS ground-based stations (e.g., in Mindelo, Cabo Verde, in Leipzig, Germany, in Limassol, Cyprus etc.) and a study over the spatiotemporal evolution of the CTH over that specific station will be performed. EarthCARE’s CTH will also be validated with radar-derived CTH from Cloudnet.
Kontakt: Dr. Athena A. Floutsi, floutsi@tropos.de
Aufbau eines neuen Aerosoleinschubs für die Messung von Aerosolpartikeln mit einer hubschraubergetragenen Platform
Ausschreibungsdatum: 16.05.2024
Die Wechselwirkungen zwischen Aerosolpartikeln und Wolken stellen immer noch eine der größten Unsicherheiten der heutigen Wetter- und Klimavorhersage dar. Das liegt unter anderem am Mangel an direkten Messungen, d.h., dass die Prozesse direkt und vor Ort betrachtet werden.
Zur Untersuchung dieser Prozesse direkt an und in der Wolke wurde am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) das hubschraubergetragene Messsystem ACTOS (Abbildung 1) entwickelt.
Aktuell wird die Plattform komplett überarbeitet und neben einer Reihe bekannter Sensoren werden auch neue Geräte integriert. Ein Segment, der aus einem 19inch-Einschub besteht, ist dabei für Aerosolmessgeräte reserviert. Dabei werden die Größenverteilungen von etwa 6 nm bis 10 m gemessen sowie der Absorptionskoeffizient bestimmt. Die Geräte dazu sind bereits vorhanden.
Die Konzeptionierung, der Aufbau und Test dieses Einschubs könnten im Rahmen eines Praktikums, einer Masterarbeit (FH oder Uni) oder eine Hiwi-Jobs erfolgen.
Kontakt: Dr. Birgit Wehner, birgit@tropos.de, 0341/27177309
Ausschreibung
Sensitivity of Tropical Cyclones to Cloud Microphysics
Date of announcement: 05.01.2024
Tropical cyclones potentially intensity in future as the climate warms, however, significant uncertainties remain. In the proposed work, the development of tropical cyclones is investigated using convection-permitting simulations with the ICON model combined together with satellite observations. The choice of the cloud microphysics scheme plays an important role for the simulation of tropical cyclones because it controls the phase partitioning within the cloud bands and thus the pathways for precipitation formation. Some indications exist that more sophisticated cloud microphysical descriptions can also lead to better topical cyclone forecasts.
Contact: Dr. Fabian Senf, TROPOS, senf@tropos.de, phone: 0341 2717 7170