POF - Ein prognostisches Ozonschema für ICON: Ermöglichung von UV-Vorhersagen 

Motivation: 

Stratosphärisches Ozon schützt das Leben auf der Erde vor schädlicher UV-Strahlung. Wie im Bild gezeigt, wird die Intensität der den Boden erreichenden UV-Strahlung durch die Ozonschicht gemindert. Die Ozonschicht ist jedoch hoch variabel und wird auch vom Menschen durch Fluor-Chlor-Kohlen-Wasserstoffe (FCKW) modifiziert. Daher ist sowohl die Kenntnis der bodennahen UV-Intensität als auch die des stratosphärischen Ozongehaltes auf Wetter- und Klimaskalen für den Menschen wichtig. 

Projekt:

 In POF wird die Prognosefunktionalität von ICON(-ART) bezüglich Ozonverteilung und (bodennaher) UV-Flüsse erweitert. Hierzu wird ein existierendes prognostisches Ozonschema optimiert, welches dann selbstkonsistente Vorhersagen der Meteorologie und des Ozons ermöglicht. Diese sind dann die Voraussetzung für eine korrekte UV-Vorhersage. Das prognostische Ozonschema wird durch ein einfaches Datenassimilationsschema ergänzt, um Anfangsbedingungen für die Ozonvorhersagen zu erzeugen. In diesem Projekt wird somit eine ICON-Erweiterung entwickelt, die eine unabhängige, konsistente UV-Prognose mit sehr geringem Rechenaufwand liefert.

Perspektiven: 

Darüber hinaus ermöglicht das in diesem Projekt entwickelte Framework die einfache Implementierung anderer chemischer Tracer. Die (für die Chemie) erforderliche Berechnung aktinischer Flüsse wird durch die Berücksichtigung des prognostischen Ozons ermöglicht. Ein weiterer Anwendungsfall ist beispielsweise Methan (CH4). Die Analyse und Prognose der Methanverteilung würden das geplante Beobachtungsnetzwerk des DWD und die Aussagekraft seiner Ergebnisse unterstützen.

Zusätzlich könnte die Berücksichtigung des prognostischen (stratosphärischen) Ozons aufgrund der Möglichkeit, optimierte strömungskonsistente Ozonverteilungen im Strahlungsschema zu verwenden, auch bessere saisonale Vorhersagen ermöglichen.