Räumlich begrenzt ablaufende Prozesse können eine Wirkung weit über die Region hinaus entfalten und stellen daher Schlüsselregionen im Klimasystem dar. Beispiele sind atmosphärische Kaltluftausbrüche und ihre Beeinflussung der Tiefenwasserbildung im Nordatlantik oder Tiefdruckgebiete und ihre Steuerung der Bedingungen des atlantischen Einstroms in die Arktis und des Frischwasserausstroms aus der Arktis. Auch sich verändernde größerskalige Prozesse, wie z.B. in der Arktis als Ganzes, können Auswirkungen auf die weltweite ozeanische Zirkulation (Meridional Overturning Circulation) und damit das globale Klima nach sich ziehen. Die Austauschprozesse in Schlüsselregionen des Klimasystems sollen mit einem breiten Spektrum von Beobachtungsmethoden und mit Modellen untersucht  werden, um die lokalen Abläufe und ihre Dynamik besser zu verstehen und Klimamodelle zu validieren und zu verbessern. Eine besondere Bedeutung im Rahmen der Prozessuntersuchungen kommt Flugzeugmessungen zu. Auf diesem Feld hat die Arbeitsgruppe eine große Expertise entwickelt. Ein Schlüsselprozess im Klimasystem ist der vertikale Austausch von Energie, Impuls und Stoffen in der Grenzschicht der Atmosphäre. Hierzu wird die Messanlage am NDR-Mast ausgebaut, um die 12-jährige Messreihe fortzuführen und um die Erforschung der stabilen Grenzschicht, Klimatrends und Extremwerte in der Grenzschicht und die Validierung von Modellen voranzutreiben.

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