Stratosphärischer Wasserdampf in einem gekoppelten Klima-Chemie-Modell: Simulation, Trends und Bedeutung für die Ozonchemie

Die vorliegende Arbeit untersucht die mit dem gekoppelten
Klima-Chemie-Modell ECHAM4.L39(DLR)/CHEM simulierte
Wasserdampfverteilung in der oberen Troposphäre und unteren
Stratosphäre. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf den
verantwortlichen Steuerungsprozessen sowie auf den Auswirkungen,
die Veränderungen dieser Steuerungsmechanismen auf die
stratosphärische Wasserdampfverteilung und damit auch auf die
Ozonschicht haben. Ein Vergleich mit Satellitenbeobachtungen zeigt,
dass das Modell die wesentlichen Merkmale der Wasserdampfverteilung
zufriedenstellend wiedergibt. Modelldefizite sind auf die
erhebliche numerische Diffusion des semi-Lagrangeschen
Transportschemas zurückzuführen und lassen sich durch den Einsatz
des rein Lagrangeschen Advektionsschemas ATTILA beheben. Des
Weiteren reproduziert das Modell den beobachteten
Wasserdampfanstieg der 1980er und 1990er Jahre. Langfristige
Veränderungen des stratosphärischen Wasserdampfgehalts werden in
erster Linie über die Temperatur an der tropischen Tropopause
gesteuert. So wird der modellierte Wasserdampfanstieg zu etwa 70%
durch eine Erwärmung der tropischen Tropopause und zu 30% durch
eine Zunahme der Methanoxidation verursacht. Sensitivitätsstudien
zeigen, dass etwa 15% des globalen Ozonrückgangs in den letzten 20
Jahren auf diesen Anstieg des stratosphärischen Wasserdampfgehalts
und den damit verbundenen Veränderungen der Ozonchemie
zurückzuführen sind.