Im Bereich der Troposphärenforschung werden grundlegende Untersuchungen zu Klima, Wasserkreislauf und Spurenstoffhaushalten durchgeführt. Hierzu werden atmosphärische Prozesse wie Turbulenz, Konvektion, Wolkenbildung, Aerosolphysik, Niederschlagsentstehung und Austauschvorgänge an der Erdoberfläche durch Messungen und mit theoretischen Verfahren eingehend untersucht. Die Ergebnisse werden in Modellen der Atmosphäre genutzt, um die Vorgänge im Klimasystem und bei Wetterphänomenen geeignet darzustellen. Forschungsschwerpunkte sind die Einflüsse der Orographie auf Wind- und Niederschlagsverteilung, die Transporte und Umwandlungen von Wasser, Energie, Spurengasen und Aerosolen in konvektiven Systemen, die regionale Klimavariabilität und Wettergefahren durch Sturm, Starkregen und Gewitter. Die Weiterentwicklung eigener Modellsysteme und die Geräteentwicklung nimmt einen breiten Raum ein. Die Ergebnisse aller Arbeiten finden Anwendung bei Fragen zum menschlichen Einfluss auf die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre und auf das Klima sowie bei der Risikobewertung von Wettergefahren. Übergeordnetes Ziel ist es, Instrumentarien zur Bewertung von Umwelt- und Klimaänderungen zu entwickeln und diese im Bereich der Luftreinhaltung, des Wassermanagements und der Katastrophenvorsorge in Europa und in Entwicklungs- und Schwellenländern einzusetzen.
In einem weiteren Schwerpunkt werden physikalische und chemische Prozesse in der Stratosphäre durch in situ- und Fernerkundungsmessungen und durch Analyse von Satellitendaten unter Nutzung von numerischen Modellen studiert. Die gewonnenen Erkenntnisse dienen der Weiterentwicklung von dreidimensionalen Zirkulationsmodellen und deren Anwendung zur Vorhersage zeitlicher Änderungen der stratosphärischen Ozonschicht. Dazu werden komplexe Fernerkundungsgeräte zur Erfassung von meteorologischen Zustandsgrößen und von Spurengasverteilungen im mesoskaligen und globalen Bereich entwickelt und eingesetzt. Strahlungsübertragungsmodelle dienen zur Interpretation der Fernerkundungsmessungen vom Boden, Ballon, Flugzeug und von Satelliten aus. Die gemessenen Feldverteilungen der Spurenstoffkonzentrationen, werden zur Analyse des Transports und der photochemischen Umwandlungen in der oberen Tropo- und in der Stratosphäre benutzt.
Heterogene Prozesse in atmosphärischen Mehrphasensystemen, welche die Klimawirksamkeit des atmosphärischen Aerosols und der Wolken beeinflussen, die Oxidationskapazität der Troposphäre verändern und in der polaren Stratosphäre die Ozonschicht gefährden, werden in der großen Aerosol-Versuchsanlage (AIDA-Kammer) untersucht. Die Experimente werden durch numerische Prozessmodellierungen unterstützt mit dem längerfristigen Ziel, die Parametrisierung heterogener Prozesse in Zirkulations- und Klimamodellen zu verbessern.
Ein neuer Schwerpunkt sind Untersuchungen zur Wechselwirkung zwischen der Biosphäre und der Atmosphäre. Die Arbeiten konzentrieren sich auf die Quantifizierung der noch weitgehend unverstandenen komplexen Wechselwirkungen zwischen der Biosphäre, Atmosphäre und Anthroposphäre, einschließlich ihrer vielfältigen Rückkopplungen. Die in Freiland- und Laborstudien erzielten Ergebnisse fließen in die Entwicklung prozessorientierter numerischer Modelle zur Simulation der Funktionsweise von Ökosystemen und zur Berechnung von Stoffströmen ein. Die gewonnenen Informationen und Instrumentarien werden dazu genutzt, Handlungsempfehlungen zur nachhaltigen Nutzung natürlicher Ressourcen unter Berücksichtigung des sich ändernden Klimas und Schadstoffeintrags abzuleiten sowie nationale Emissionskataster klimarelevanter Substanzen als Beitrag zum Kyoto-Protokoll zu erstellen. Dazu wird ein Forschungsprogramm mit einem ganzheitlichen Ansatz durchgeführt, in dem die relevanten naturwissenschaftlichen, sozialen und ökonomischen Aspekte miteinander vernetzt sind.
Zur Zeit gehören dem Institutsbereich des Forschungszentrums an: 85 Akademiker, 23 Ingenieure, 28 sonstige Mitarbeiter und 31 Doktoranden. Im Bereich der Universität waren weitere 30 Mitarbeiter (12 Akademiker, 3 Ingenieure, 5 sonstige Mitarbeiter, 8 Doktoranden und 2 Auszubildende) tätig.