DFG fördert den Verbund „Die Tropopausenregion in einer Atmosphäre im Wandel“ mit den Hauptstandorten Mainz und Frankfurt
21.11.2025
Unter Federführung der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) geht der Sonderforschungsbereich / Transregio „Die Tropopausenregion in einer Atmosphäre im Wandel“ (TRR 301) ab 1. Januar 2026 in seine zweite Förderphase. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt das Projekt in den kommenden dreieinhalb Jahren mit rund 14 Millionen Euro. Sprecher des Verbunds ist Prof. Dr. Peter Hoor vom Institut für Physik der Atmosphäre der JGU.
Der TRR 301 wurde im Sommer 2021 unter Leitung des Instituts für Physik der Atmosphäre der JGU gestartet. Neben der JGU ist die Goethe-Universität Frankfurt am Main als weiterer Hauptstandort beteiligt. Partner des Forschungsverbunds sind außerdem die Technische Universität Darmstadt, die Ludwig-Maximilians-Universität München, das Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz, das Forschungszentrum Jülich sowie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen.
Die Tropopausenregion: Schlüsselzone für Klima und Wetter
Die Tropopausenregion, der Übergangsbereich zwischen der „Wetterschicht“ Troposphäre und der darüberliegenden Stratosphäre, liegt je nach geografischer Breite in einer Höhe von etwa 9 bis 18 Kilometern. Sie bildet eine natürliche Transportbarriere für Luftmassen und ist zugleich ein zentraler Ort für klimarelevante Prozesse: Wasserdampf, Ozon und Aerosole interagieren hier auf vielfältige Weise und beeinflussen global die Strahlungsbilanz, die atmosphärische Zirkulation und damit auch das Wettergeschehen am Erdboden. „Die Tropopause ist keine statische Grenzschicht, sondern ein dynamisches System, in dem dynamische Prozesse, mikrophysikalische und chemische Vorgänge eng verknüpft sind“, erklärt Prof. Dr. Peter Hoor. „Gerade im Kontext des Klimawandels müssen wir besser verstehen, wie Veränderungen in dieser Region das globale Klimasystem beeinflussen.“
Von Einzelprozessen zur Klimamodellierung: Neue Phase setzt auf Integration
Während in der ersten Förderphase der Fokus auf der detaillierten Erforschung einzelner Prozesse lag, zielt die zweite Phase darauf ab, die gewonnenen Erkenntnisse zu verknüpfen und in Klimamodelle zu integrieren. Ziel ist es, die Auswirkungen des Klimawandels auf die Tropopausenregion und das globale Klima quantitativ besser abzubilden.
Neuartige Messplattformen und Flugzeugdaten
Da die relevanten Prozesse auf sehr kleinen räumlichen und zeitlichen Skalen ablaufen, oft unterhalb der Auflösungsgrenze von Satelliten, spielt die Verknüpfung von hochauflösenden Messdaten mit Erdsystemmodellen eine zentrale Rolle. In der ersten Phase wurde hierzu eine innovative Messplattform entwickelt: Eine speziell ausgerüstete Sonde wird hinter einem Forschungsflugzeug hergezogen und ermöglicht so die präzise Vermessung der Vertikalstruktur an der Tropopause. Ergänzt werden diese Daten durch Messungen des deutschen Forschungsflugzeugs HALO sowie durch das IAGOS-Projekt (In-service Aircraft for a Global Observing System), bei dem kommerzielle Verkehrsflugzeuge zur Datenerfassung genutzt werden. „Wir kombinieren experimentelle Daten mit Modellierungen auf verschiedenen Skalen, vom Einzelpartikel bis zur globalen Klimasimulation“, so Prof. Hoor. „Nur so können wir die komplexen Wechselwirkungen zwischen Dynamik, Chemie und Strahlung in dieser kritischen Atmosphärenschicht wirklich verstehen.“
Der Verbund hat eine einzigartige Gruppe führender Expertinnen und Experten aus verschiedenen für die Tropopausenforschung relevanten Disziplinen zusammengeführt. Dies umfasst die Bereiche Aerosolforschung, Mikrophysik, Turbulenz, Dynamik von atmosphärischen Wellen, großräumige Transportprozesse sowie die Strahlungswirkung von Spurenstoffen.
Strategische Allianz Rhein-Main: Forschungskooperation auf höchstem Niveau
Die Forschungsarbeiten im TRR 301 bauen auf einer langjährigen Zusammenarbeit zwischen den Universitäten Mainz und Frankfurt auf, insbesondere im Bereich flugzeuggetragener Atmosphärenmessungen. „Wir arbeiten bereits seit Jahren eng zusammen, etwa bei der Nutzung des Forschungsflugzeugs HALO“, betont Co-Sprecher Prof. Dr. Joachim Curtius vom Institut für Atmosphäre und Umwelt der Goethe-Universität Frankfurt.
Die JGU, die Goethe-Universität Frankfurt und die TU Darmstadt bilden als Rhein-Main-Universitäten eine strategische Allianz, die ihre Forschungskooperationen in Lehre, Wissenschaft und Nachwuchsförderung weiter ausbauen will. Mit über 100.000 Studierenden und rund 1.500 Professuren zählt die Allianz zu den bedeutendsten Forschungsregionen Deutschlands.