Absichtserklärung zur Einreichung  des Vorschlages

 CIWSIR

als Antwort auf den Aufruf des DLR zur Einreichung von Vorschlägen für eine nationale Erderkundungsmission 

Juni 2003

1.	Titel: CIWSIR – Cloud Ice Water Sub-millimetre Imaging Radiometer

2.	 Verantwortlicher Projektleiter: 
Dr. Georg Heygster, Akademischer Direktor, IUP

3.	Ausführende Einrichtungen: 
a.	Leitung und Wissenschaft:
Institut für Umweltphysik (IUP), Universität Bremen,
Otto-Hahn-Allee 1, 28334 Bremen,
Tel. 0421 218-3910, Fax –4555, email heygster@uni-bremen.de
b.	Sensor : RPG Radiometer Physics GmbH, 53340  Meckenheim
c.	System, Plattform und Start : OHB-System AG, 28359 Bremen und weitere deutsche Firmen
d.	Betrieb und Auswertung : DLR-GSOC, IUP

4.	Internationale Partner (W=Wissenschaftler, C=Co-Finanzierer, N=Nutzer)

Core Science Team:
Dr. P. Eriksson, Chalmers University, Schweden (W, N)
Dr. F. Evans, University of Colorado, USA (W, N)
Dr. A. Gasiewski, NOAA/ETL, Bolder, USA (W, C)
Prof. Dr. N. Kämpfer, Universität Bern, Schweiz (W, N)
Prof. Dr. J. Miao, Beihang University, Peking, China (W, N)
Dr. J. Urban, Universite de Bordeaux, Frankreich (W, N)
5 weitere nationale Mitglieder

Science Team:
Dr. A. Baran, The Met. Office, UK (W, N)
Dr. B. Bizzarri, Alenia Aerospazio, Italien (W, C)
Dr. E. Cuevas, Observatorio Atmospherico de Izana, Spanien (W, N)
Dr. M. Desbois, Laboratoire de Meteorologie Dynamique (LMD), Frankreich (W, N)
Dr. John Edwards, Hadley Centre for Climate Prediction and Research, UK (W, N)
Dr. M. Gil, INTA, Spanien (W, N)
Dr. N. Gustafsson, SMHI, Schweden (W, N)
Prof. Esko Kyrö, FMI, Finnland (W, N)
Dr. W. Lahoz, Data Assimilation Research Centre, UK (W, N)
Dr. David Lary, Cambridge University, UK (W, N)
Dr. Bernard Legras, LMD, Frankreich  (W, N)
Dr. Z. Litynska, Ponischer Wetterdienst, Polen (W, N)   
Dr. J. Ovarlez, LMD, Frankreich (W, N)
Prof. Dr. T. Slingo, University of Reading, UK (W, N)
Dr. P. Taalas, FMI Finnland (W, N)
Dr. P. van Velthoven, KNMI, Niederlande (W, N)
11 weitere nationale Mitglieder
5. Kurzbeschreibung
Cirren oder Eiswolken spielen eine wichtige Rollen im globalen Klimasystem. Sie befinden sich in großer Höhe, absorbieren langwellige Strahlung von unten und strahlen nur wenig im Infraroten, weil sie kalt sind. Dieser Treibhauseffekt führt zu einer allgemeinen Erwärmung des Klimasystems. Andererseits reflektieren Cirren die solare kurzwellige Einstrahlung, kühlen also die Oberfläche. Die Bilanz beider Effekte ist von entscheidender Bedeutung für das Klimasystem, hängt aber wesentlich von der horizontalen Ausdehnung, der vertikalen Position und den Verteilungen von Größe und Form der Eisteilchen, welche die optische Dicke der Wolke beeinflussen, ab. Deshalb ist die Kenntnis der spezifischen Eigenschaften der Cirren entscheidend zur Abschätzung ihrer Strahlungsbilanz. Darüberhinaus beeinflussen Cirren den Stahlungshaushalt der Erde durch die Freisetzung latenter Wärme beim Wachstum ihrer Eiskristalle und können das Entstehen von Niederschlag in niedrigeren Wolken durch den seeder-feeder-Mechanismus verstärken. 

Die Bedeutung von Wolken für Wetter und  Klimaprozesse ist in zahlreichen Studien zur Beobachtung und Modellierung erkannt worden (z.B. Liu 1992) und wird besonders im dritten IPCC-Report betont. Jedoch ist unsere Kenntnis der Eigenschaften von Cirren im Hinblick auf das Klima und numerische Atmosphärenmodelle noch ungenügend. So wird der mittlere Bedeckungsgrad mit Cirren in den USA je nach Autor und Sensor zwischen 20 und 70% angegeben (Wylie 1998). Voraussetzung für eine Klimatologie von Cirreneigenschaften einschließlich ihrer langfristigen Änderungen sind globale Beobachtungen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung. Am dringendsten werden hierfür die vertikal integrierte Eismasse und charakteristischen Teilchengrößen und -formen benötigt. Dies erfordert Satellitenbeobachtungen mit Sensoren in geeigneten Frequenzbereichen. 

In numerischen Wettervorhersage- und Klimamodellen wird der Einfluss von wolkenmikrophysikalischen Prozessen und Strahlungsprozessen durch ausgefeilte Parametrisierungen dargestellt. Jedoch ist insbesondere die Modellierung der Mikrophysik der Eisphase noch mit vielen ungelösten Problemen behaftet. Neuere Studien wie etwa von Wilson (2000) mit dem Modell des Met Office (UK) zeigen, dass der zonal gemittelte Gehalt an Flüssigwasser und Eis sehr stark von der gewählten Parametrisierung abhängt. Zur Beurteilung solcher Ergebnisse werden wiederum räumlich und zeitlich dichte Messungen der Wolkeneigenschaften dringend benötigt. Satellitenbeobachtungen im sichtbaren und Infraroten können zwar genutzt werden, um Cirren zu detektieren und sowohl die Höhe der Oberkante als auch ihre optische Dicke zu bestimmen, jedoch ist die Bestimmung von Parametern über das Wolkeninnere auf dünne Cirren beschränkt weil sie sonst in diesem Frequenzbereich undurchsichtig sind. Instrumente, die in dem bislang wenig genutzten Spektralbereich der Sub-Millimeterwellen, also mit Frequenzen zwischen 300 und 1000 GHz, arbeiten, können jedoch Aufschluss über den Aufbau von Cirren liefern.

Im Sub-Millimeterbereich ist die vom Sensor beobachtete Herabsetzung der Helligkeitstemperatur über einen weiten Bereich proportional zum Eisgehalt in der Gesamtsäule der oberen Troposphäre. Die Proportionalitätskonstante hängt bei fester Frequenz von Größe und Form der Eisteilchen ab, und Messungen bei verschiedenen Frequenzen können dazu genutzt werden, die Mehrdeutigkeiten weitgehend auszuräumen. Diese Technik nutzt die vorgeschlagenen Mission CIWSIR. Ein Mikrowellenradiometer misst in konischer Abtastung die thermische Emission der Atmosphäre im Frequenzbereich von etwa 180 bis 900 GHz. Primäre Datenprodukte werden der Gesamteisgehalt der oberen Troposphäre, die charakteristische Größe der Teilchen und eine Schätzung ihrer Form sein. Die quasipolare Umlaufbahn ermöglicht nahezu tägliche globale Abdeckung. Diese Datenprodukte sind die elementarsten und deshalb am dringendsten benötigten Cirrenparameter, und sie können mit keiner anderen bekannten Methode in vergleichbar vollständiger geographischer und zeitlicher  Abdeckung  gemessen werden. 

CIWSIR ist eine klar fokussierte und dringend benötigte Mission, um unser Wissen über das Eis in der Atmosphäre zu verbessern. CIWSIR nutzt   Sensortechnologie, die heute verfügbar ist. Die CIWSIR Mission wird von einer breiten Gemeinschaft von Wissenschaftlern und Institutionen aus den Gebieten Atmosphärenphysik, Meteorologie und Klimatologie unterstützt.