Ozonsimulationen mit ICON f&#252;r die Verbesserung von UV-Vorhersagen
Authors: Weber Simon , Ruhnke Roland , Scharun Christian , Seifert Axel , Braesicke Peter 
Published: December 2021

&lt;p class=&quot;Default&quot;&gt;Ozon (O&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;) in der Stratosph&amp;#228;re absorbiert die biologisch sch&amp;#228;dliche ultraviolette Strahlung der Sonne (den gr&amp;#246;&amp;#223;ten Teil der UV-B-Strahlung) und verhindert, dass sie die Erdoberfl&amp;#228;che erreicht. Die energiereiche UV-Strahlung kann das genetische Material in den Zellen von Pflanzen und Tieren, sowie von Menschen zerst&amp;#246;ren. Ohne die stratosph&amp;#228;rische Ozonschicht w&amp;#228;re das Leben auf der Erde, wie wir es kennen, nicht m&amp;#246;glich.&lt;/p&gt;
&lt;p class=&quot;Default&quot;&gt;Der Deutsche Wetterdienst (DWD) stellt UV-Indexkarten zur Verf&amp;#252;gung, um die Bev&amp;#246;lkerung bezgl. hoher UV-Belastungen zu informieren und zu warnen [1]. Dazu werden Daten aus dem golobalen Vorhersagemodell ICON (ICOsahedral Non-hydrostatic model) [2], externe Ozondaten und ein eigenes UV-Modell verwendet, um eine Vorhersage des UV-Index zu erstellen, der z.B. auf der DWD-Webseite als Vorhersage visualisiert wird.&lt;/p&gt;
&lt;p class=&quot;Default&quot;&gt;In diesem Projekt wird in Zusammenarbeit mit dem DWD ein selbstkonsistentes System entwickelt, um UV-Indexkarten vollst&amp;#228;ndig mittels ICON zu generieren. Zu diesem Zweck wird ein linearisiertes Ozonschema (LINOZ) [3] f&amp;#252;r t&amp;#228;gliche Ozonvorhersagen optimiert. Dies geschieht als Erweiterung der ICON-ART Struktur [4] [5] (ART: Aerosols and Reactive Trace gases). F&amp;#252;r die Berechnung von UV-Strahlungsfl&amp;#252;ssen und -indizes wurde ein Strahlungstransportmodell f&amp;#252;r Sonnenstrahlung (Cloud-J) [6] implementiert und angepasst. Da das gesamte System als effiziente L&amp;#246;sung f&amp;#252;r UV-Indexvorhersagen dem DWD zur Verf&amp;#252;gung gestellt werden soll, wird besonders Wert auf eine umfassende Funktionalit&amp;#228;t bei sehr geringem Rechenaufwand gelegt. Ein wichtiger Teil der Arbeit ist daher auch die Validierung und Optimierung der Verfahren und Abl&amp;#228;ufe, um zuverl&amp;#228;ssige und qualitativ hochwertige Vorhersagen zu erstellen.&lt;/p&gt;
&lt;p class=&quot;Default&quot;&gt;Wir pr&amp;#228;sentieren erste Ergebnisse des von ICON-ART modellierten UV-Strahlungsflusses durch die Atmosph&amp;#228;re auf globaler Skala und &amp;#252;ber ausgew&amp;#228;hlten Gebieten, dessen tageszeitliche Variation, sowie den Einfluss von Wolken auf die UV-Intensit&amp;#228;t.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;strong&gt;Anmerkung:&lt;/strong&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Dieses Projekt wird durch den Deutschen Wetterdienst im Rahmen der Extramuralen Forschung mit folgender Nummer gef&amp;#246;rdert: 4819EMF03.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;strong&gt;Referenzen:&lt;/strong&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;[1]&amp;#160; https://kunden.dwd.de/uvi/index.jsp&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;[2]&amp;#160;&amp;#160; Z&amp;#228;ngl, G., et al., The ICON (ICOsahedral Non-hydrostatic) modelling framework of DWD MPI-M: Description of the non-hydrostatic dynamical core. Q.J.R. Meteorol. Soc., 141(687), 563-579 (2014)&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;[3]&amp;#160;&amp;#160; McLinden, C. A., et al., Stratospheric ozone in 3-D models: A simple chemistry and the cross-tropopause flux, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 105(D11), 14653-14665 (2000)&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;[4] &amp;#160;Rieger, D., et al., ICON-ART - A new online-coupled model system from the global to regional scale, Geosci. Model Dev., 8(6), 1659-1676 (2015)&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;[5]&amp;#160; Schr&amp;#246;ter, et al., ICON-ART 2.1: a flexible tracer framework and its application for composition studies in numerical weather forecasting and climate simulations. Geosci. Model Dev., 11(10), 4043-4068 (2018)&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;[6]&amp;#160; Prather, M.J., Photolysis rates in correlated overlapping cloud fields: Cloud-J 7.3c. Geosci. Model Dev., 8(8), 2587-2595 (2015)&lt;/p&gt;