Background The implementation of emission mitigation policies in Europe over the last two decades has generally improved the air quality, which resulted in lower aerosol particle mass, particle number, and black carbon mass concentration. However, little is known whether the decreasing particle concentrations at a lower-altitude level can be observed in the free troposphere (FT), an important layer of the atmosphere, where aerosol particles have a longer lifetime and may affect climate dynamics. In this study, we used data from two high-Alpine observatories, Zugspitze-Schneefernerhaus (ZSF) and Jungfraujoch (JFJ), to assess the long-term trends on size-resolved particle number concentrations (PNCs) and equivalent black carbon (eBC) mass concentration separated for undisturbed lower FT conditions and under the influence of air from the planetary boundary layer (PBL) from 2009 to 2018. Results The FT and PBL-influenced conditions were segregated for both sites. We found that the FT conditions in cold months were more prevalent than in warm months, while the measured aerosol parameters showed different seasonal patterns for the FT and PBL-influenced conditions. The pollutants in the PBL-influenced condition have a higher chance to be transported to high-altitudes due to the mountainous topography, leading to a higher concentration and more distinct seasonal variation, and vice versa. The long-term trends of the measured aerosol parameters were evaluated and the decreased aerosol concentrations were observed for both FT and PBL-influenced conditions. The observed decreasing trends in eBC concentration in the PBL-influenced condition are well consistent with the reported trends in total BC emission in Germany and Switzerland. The decreased concentrations in the FT condition suggest that the background aerosol concentration in the lower FT over Central Europe has correspondingly decreased. The change of back trajectories in the FT condition at ZSF and JFJ was further evaluated to investigate the other possible drivers for the decreasing trends. Conclusions The background aerosol concentration in the lower FT over Central Europe has significantly decreased during 2009-2018. The implementation of emission mitigation policies is the most decisive factor and the decrease of the regional airmass occurrence over Central Europe also has contributed to the decreasing trends. © 2021, The Author(s)
Air pollution is a global challenge causing millions of premature deaths annually. This is limited not only to developing, but also developed nations, with cities in particular struggling to meet air quality limit values to adequately protect human health. Total exposure to air pollution is often disproportionately affected by the relatively short amount of time spent commuting or in the proximity of traffic. In this exploratory work, we conducted measurements of particle number concentrations using a DiscMini by bicycle. Eighteen tracks with accompanying video footage were analyzed and a suite of factors classified and quantified that influence exposure to air pollution. A method was developed to account for variations in the ambient average concentrations per trip that allowed for comparison across all tracks. Large differences in ultra-localized air pollution levels were identified and quantified for factors such as street type, environmental surroundings, and vehicle type. The occurrence of one or more non-passenger car vehicles, including e.g., buses, mopeds, or trucks, result in an increase in particulate concentrations of 30% to 40% relative to the average ambient level. High traffic situations, such as traffic jams or cars waiting at traffic lights, result in increased particulate concentrations (+47% and +35%, respectively). Cycling in residential neighborhoods decreased particulate number concentrations by 17% relative to the ambient average level, and by 22% when cycling through green spaces or parks. Such information is valuable for citizens who may want to reduce their air pollution exposure when moving through a city, but also for policy makers and urban planners who make or influence infrastructure decisions, to be able to reduce exposure and better protect human health, while progress is made to reduce air pollution levels overall. © 2019 The Authors
The colloidal stability of nanoparticles NP in soil solution is important to assess their potential effects on ecosystems. The aim of this work was to elucidate the interactions between initial particle size di, particle number concentration (N0) as well as the characteristics of dissolved organic matter (DOM) for stabilizing Ag NP and TiO2 NP. In batch experiments using time-resolved dynamic light scattering (DLS), we investigated the aggregation of TiO2 NP (79 nm, 164 nm) and citrate-stabilised Ag NP (73 nm, 180 nm) in Ca2+ solution (2 mM) and two soil solutions, one extracted from a farmland and one from a floodplain soil (each containing 2 mM Ca2+). Our results demonstrate that the initial particle size and the particle number concentration affected aggregation more strongly in the presence of DOM than without DOM. The composition of DOM also affected aggregate size: NP formed larger aggregates in the presence of hydrophilic DOM than in the presence of hydrophobic DOM. Hydrophilic DOM showed a larger charge density than hydrophobic DOM. If Ca2+ is present, it may bridge DOM molecules, which may lead to greater NP destabilization. The results demonstrate that DOM interaction with NP may not only vary for different DOM characteristics (i.e. charge density) but may also be influenced by the presence of multivalent cations and different NP material; thus the effect of DOM on NP colloidal stability is not uniform. © 2019 The Authors. Published by Elsevier B.V.
Im Vergleich zur intensiven öffentlichen Diskussion bezüglich anthropogener Feinstaubemissionen in der Außenluft (z.B. Diskussion um Straßenverkehrsemissionen und Umweltzonen) werden Partikelemissionen in Innenräumen derzeit noch wenig wahrgenommen. Die Folge ist trotz offensichtlicher alltäglicher partikulärer Innenraumemissionen und -belastung ein geringer Kenntnisstand über das Emissionsverhalten und die gesundheitliche Relevanz. Entsprechend war das Ziel dieser Studie, potentiell wichtige Innenraumquellen für Fein- und Ultrafeinstäube bezüglich ihrer Emissionen zu charakterisieren und mögliche akute gesundheitliche Wirkungen zu untersuchen. Als potentiell wichtige Quellen für Innenraumpartikel wurden das Braten (von Würstchen ohne Fettzugabe), das Abbrennen von Kerzen sowie das Toasten (von Toastbrot) identifiziert und in der Folge charakterisiert. Hierbei wurden neben den chemischen Eigenschaften der Partikel auch verschiedene Massenfraktionen sowie weitere für Feinstaub als "relevant" geltende Metriken wie die Partikelanzahlkonzentration oder lungendeponierbare Oberfläche der Partikel betrachtet. Es zeigte sich im Vergleich zu anderen Innenraumquellen aus z.B. Gasbrenner oder Staubsauger u.a. eine erhöhte Partikelanzahlkonzentration submikroner Partikel für die Quellen Braten, Toasten und Kerzenabbrand. In Kombination mit der Partikelcharakterisierung und -sammlung wurden in-vitro-Experimente an Lungen-epithelzellen durchgeführt, die insbesondere oxidativem Stress als potentiellen Wirkungsmechanismus untersuchten. Es konnte gezeigt werden, dass die Innenluftpartikel in Abhängigkeit von der Quelle ein toxisches Potential auf Lungenepithelzellen haben. Die Quelle Toasten generierte dabei die reaktivsten Partikel bezüglich der Freisetzung von Zytokinen und DNA-Schäden. Der zugrunde liegende molekulare Mechanismus konnte im Rahmen dieser Studie nicht aufgeklärt werden. Kerzenabbrand-Partikel zeigten lediglich DNA-Schädigung allerdings keine Zytokinfreisetzung. Insgesamt konnte die Studie auch zeigen, dass die getesteten Innenluftpartikel ein eher geringes toxisches Potential aufwiesen. Im Rahmen einer kontrollierten Expositionsstudie wurden akute Effekte der drei Expositionsquellen auf das Herz-Kreislaufsystem, die Lunge und auf lokale sowie systemische Entzündungsreaktionen und oxidativen Stress beim Menschen untersucht. Hierzu wurden insgesamt 56 Probanden kurzzeitig (2 h) einer erhöhten Partikelkonzentration durch Toasten, Braten, Kerzenabbrand auf zwei unterschiedlichen Expositionsniveaus oder einer Kontrollbelastung mit Raumluft in randomisierter Reihenfolge aussetzt. Medizinische Untersuchungen wurden während, direkt nach der Belastung und nach 24 h durchgeführt. Es zeigten sich Zusammenhänge mit akuten kardiovaskulären, respiratorischen und lokalen sowie systemischen inflammatorischen Effekten. Für Kerzenabbrand-Partikel wurde bei erhöhter Partikelmassenkonzentration eine leicht verschlechterte Lungenfunktion, ein Anstieg des Entzündungsmarkers IL-8 im Blut, eine Blutdruckerhöhung und ein An-stieg der Herzfrequenzvariabilität festgestellt. Bei der Belastung durch Toast-Partikel waren erhöhte Massenkonzentrationen von PM2.5 und PM10 mit einer kurzzeitigen (bis 2 h) erhöhten arteriellen Steifigkeit und einer erhöhten Vagusaktivität nach 24 h verbunden. Erhöhte PM1- und Oberflächenkonzentrationen waren assoziiert mit einer erhöhten antioxidativen Kapazität und mit einer lokalen entzündlichen Reaktion. Die Belastung mit Partikeln aus Bratvorgängen war mit einer erniedrigten Lungenfunktion und einer Erhöhung des Entzündungsmarkers IL-8 in der Nasallavageflüssigkeit assoziiert. Zudem kam es zu einem leichten Blutdruckabfall nach der Exposition. Die beobachteten biologischen Effekte waren in aller Regel schwach und transient. Eine Aussage zu gesundheitlichen Auswirkungen einer sich häufig wiederholenden oder langandauernden Exposition gegenüber den untersuchten Stäuben kann auf Basis dieser Studie nicht gemacht werden. Zusammenfassend zeigt diese Studie, dass feine und ultrafeine Partikel aus Innenraumquellen sich in ihren chemisch-physikalischen Eigenschaften, sowie hinsichtlich ihres Emissionsmusters zum Teil deutlich unterscheiden. Hierdurch ergeben sich auch unterschiedliche Auswirkungen auf Entzündungen und DNA-Schäden in vitro. Bei gesunden Teilnehmern kann eine kurzfristige Exposition gegenüber diesen feinen und ultrafeinen Partikeln aus Innenraumquellen zu Änderungen im Herz-Kreislauf-und Lungensystem führen, sowie Entzündungsprozesse auslösen.<BR>Quelle:Forschungsbericht
Im Vergleich zur intensiven öffentlichen Diskussion bezüglich anthropogener Feinstaubemissionen in der Außenluft (z.B. Diskussion um Straßenverkehrsemissionen und Umweltzonen) werden Par-tikelemissionen in Innenräumen derzeit noch wenig wahrgenommen. Die Folge ist trotz offensichtlicher alltäglicher partikulärer Innenraumemissionen und -belastung ein geringer Kenntnisstand über das Emissionsverhalten und die gesundheitliche Relevanz. Entsprechend war das Ziel dieser Studie, potentiell wichtige Innenraumquellen für Fein- und Ultrafeinstäube bezüglich ihrer Emissionen zu charakterisieren und mögliche akute gesundheitliche Wirkungen zu untersuchen. Als potentiell wichtige Quellen für Innenraumpartikel wurden das Braten (von Würstchen ohne Fettzugabe), das Abbrennen von Kerzen sowie das Toasten (von Toastbrot) identifiziert und in der Folge charakterisiert. Hierbei wurden neben den chemischen Eigenschaften der Partikel auch verschiedene Massenfraktionen sowie weitere für Feinstaub als "relevant" geltende Metriken wie die Partikelanzahlkonzentration oder lungendeponierbare Oberfläche der Partikel betrachtet. Es zeigte sich im Vergleich zu anderen Innenraumquellen aus z.B. Gasbrenner oder Staubsauger u.a. eine erhöhte Partikelanzahlkonzentration submikroner Partikel für die Quellen Braten, Toasten und Kerzenabbrand. In Kombination mit der Partikelcharakterisierung und -sammlung wurden in-vitro-Experimente an Lungen-epithelzellen durchgeführt, die insbesondere oxidativem Stress als potentiellen Wirkungsmechanismus untersuchten. Es konnte gezeigt werden, dass die Innenluftpartikel in Abhängigkeit von der Quelle ein toxisches Potential auf Lungenepithelzellen haben. Die Quelle Toasten generierte dabei die reaktivsten Partikel bezüglich der Freisetzung von Zytokinen und DNA-Schäden. Der zugrunde liegende molekulare Mechanismus konnte im Rahmen dieser Studie nicht aufgeklärt werden. Kerzenabbrand-Partikel zeigten lediglich DNA-Schädigung allerdings keine Zytokinfreisetzung. Insgesamt konnte die Studie auch zeigen, dass die getesteten Innenluftpartikel ein eher geringes toxisches Potential aufwiesen. Im Rahmen einer kontrollierten Expositionsstudie wurden akute Effekte der drei Expositionsquellen auf das Herz-Kreislaufsystem, die Lunge und auf lokale sowie systemische Entzündungsreaktionen und oxidativen Stress beim Menschen untersucht. Hierzu wurden insgesamt 56 Probanden kurzzeitig (2 h) einer erhöhten Partikelkonzentration durch Toasten, Braten, Kerzenabbrand auf zwei unterschiedlichen Expositionsniveaus oder einer Kontrollbelastung mit Raumluft in randomisierter Reihenfolge aussetzt. Medizinische Untersuchungen wurden während, direkt nach der Belastung und nach 24 h durchgeführt. Es zeigten sich Zusammenhänge mit akuten kardiovaskulären, respiratorischen und lokalen sowie systemischen inflammatorischen Effekten. Für Kerzenabbrand-Partikel wurde bei erhöhter Partikelmassenkonzentration eine leicht verschlechterte Lungenfunktion, ein Anstieg des Entzündungsmarkers IL-8 im Blut, eine Blutdruckerhöhung und ein An-stieg der Herzfrequenzvariabilität festgestellt. Bei der Belastung durch Toast-Partikel waren erhöhte Massenkonzentrationen von PM2.5 und PM10 mit einer kurzzeitigen (bis 2 h) erhöhten arteriellen Steifigkeit und einer erhöhten Vagusaktivität nach 24 h verbunden. Erhöhte PM1- und Oberflächenkonzentrationen waren assoziiert mit einer erhöhten antioxidativen Kapazität und mit einer lokalen entzündlichen Reaktion. Die Belastung mit Partikeln aus Bratvorgängen war mit einer erniedrigten Lungenfunktion und einer Erhöhung des Entzündungsmarkers IL-8 in der Nasallavageflüssigkeit assoziiert. Zudem kam es zu einem leichten Blutdruckabfall nach der Exposition. Die beobachteten biologischen Effekte waren in aller Regel schwach und transient. Eine Aussage zu gesundheitlichen Auswirkungen einer sich häufig wiederholenden oder langandauernden Exposition gegenüber den untersuchten Stäuben kann auf Basis dieser Studie nicht gemacht werden. Zusammenfassend zeigt diese Studie, dass feine und ultrafeine Partikel aus Innenraumquellen sich in ihren chemisch-physikalischen Eigenschaften, sowie hinsichtlich ihres Emissionsmusters zum Teil deutlich unterscheiden. Hierdurch ergeben sich auch unterschiedliche Auswirkungen auf Entzündungen und DNA-Schäden in vitro. Bei gesunden Teilnehmern kann eine kurzfristige Exposition gegenüber diesen feinen und ultrafeinen Partikeln aus Innenraumquellen zu Änderungen im Herz-Kreislauf-und Lungensystem führen, sowie Entzündungsprozesse auslösen.<BR>Quelle:Forschungsbericht
Das Projekt "Was bestimmt die Konzentration von Aerosolpartikeln in der marinen Grenzschicht über dem atlantischen Ozean?" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V. durchgeführt. Aerosolpartikel spielen eine wichtige Rolle für das regionale und globale Klima. Weltweit gibt es deshalb zahlreiche Messstationen, von denen allerdings nur ein kleiner Teil die marine Grenzschicht (MBL) erfasst, obwohl etwa 70% der Erdoberfläche mit Wasser bedeckt sind. Dieses Projekt soll dazu beitragen, das Wissen über Quellen und Austauschprozesse von Aerosolpartikeln in der MBL mithilfe einer Messkampagne über den Azoren im Nordostatlantik, welche nahezu unbeeinflusst von lokalen Quellen sind, zu verbessern.Die zentrale Hypothese ist, dass sowohl Ferntransport aus Nordamerika, als auch Partikelneubildung in der freien Troposphäre (FT) und an Wolkenrändern mit anschließendem Vertikaltransport wesentlich zur Anzahlkonzentration der Aerosolpartikel in der MBL beitragen. Das Verständnis der Partikelquellen und Senken zusammen mit dem vertikalen Partikelaustausch zwischen MBL und FT ist daher eine Grundvoraussetzung für die Vorhersagbarkeit der Partikelanzahlkonzentration in den unteren Schichten der MBL wo sie z.B. für die Wolkenbildung von großer Bedeutung ist. Diese Prozesse sind bisher über dem offenen Ozean nur unzureichend quantifiziert. Zur Verifizierung der Hypothese sollen vertikale Austauschprozesse und Partikelquellen über den Azoren mit hoher räumlicher Auflösung untersucht werden. Dazu werden mit einer am TROPOS entwickelten hubschraubergetragenen Messplattform Partikelanzahlkonzentration und Vertikalwind mit einer zeitlichen Auflösung gemessen, die erstmalig eine direkte Bestimmung des vertikalen turbulenten Partikelflusses in verschiedenen Höhen ermöglicht. Die hierfür notwendigen schnellen Partikelmessungen von mind. 10 Hz werden durch den Einsatz eines schnellen Partikelzählers ermöglicht, welcher am TROPOS im Rahmen eines abgeschlossenen DFG-Projektes entwickelt und erfolgreich eingesetzt wurde. Durch dieses Gerät ist es ebenfalls möglich zu prüfen, ob auch in dieser Region regelmäßig die Neubildung von Aerosolpartikeln an Wolkenrändern stattfindet, wie es an Passatwolken auf Skalen von wenigen Dekametern beobachtet wurde. Weiterhin werden Anzahlgrößenverteilungen von Aerosolpartikeln sowie Absorptionskoeffizienten bei drei Wellenlängen bestimmt. Damit sind Rückschlüsse auf die Herkunft der untersuchten Aerosolpartikel möglich.Da die Hubschrauberflüge zeitlich begrenzt sind und damit nur Momentaufnahmen darstellen, werden zusätzlich kontinuierliche Messungen der Partikelanzahlgrößenverteilung an zwei bodengebundenen Stationen installiert. Eine dieser Stationen ist wenige Meter über Meeresniveau gelegen, die andere auf 2200 m und somit in der FT. Damit wird auf der Basis kontinuierlicher Messungen über einen Zeitraum von einem Monat die Untersuchung der Austauschprozesse zwischen MBL und FT ermöglicht. Mit Hilfe der gewonnen Datensätze können Einflüsse globaler Klimaänderungen auf das lokale Klima und mögliche Rückkopplungseffekte über den Einfluss von Aerosol auf Wolken in dieser Region besser eingeordnet werden.
Das Projekt "Vertikale Verteilung von Wolkenkondensationskernen in marinen und kontinentalen Luftmassen in Europa und ihre Verbindung zur Wolkentropfenanzahlkonzentration in warmen Wolken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V. durchgeführt. Die Anzahl der verfügbaren Wolkenkondensationskerne (CCN) beeinflusst maßgeblich die mikrophysikalischen Wolkeneigenschaften, wie z.B. die Wolkentropfenanzahlkonzentration (CDNC) und deren Größenverteilung. CDNC und die Tropfengröße steuern sowohl die Strahlungseigenschaften als auch die Lebensdauer von Wolken. Dies wirkt sich komplex auf die Energiebilanz der Erde aus. Aktuelle Klimamodelle basieren häufig auf Annahmen über CCN Anzahlkonzentrationen und andere CCN bezogene Eigenschaften (z.B. Hygroskopizität), da für viele Regionen auf der Erde repräsentative Daten fehlen. Wenn vorhanden, handelt es sich bei diesen CCN Daten um bodengebundene Messungen, welche somit nicht - mit Ausnahme von Bergstationen - in der für Wolkenbildungsprozesse relevanten Höhe durchgeführt wurden. Für die Karibikregion wurde gezeigt, dass die bodengebundenen CCN Messungen für die gesamte marine Grenzschicht repräsentativ zu sein scheinen also auch für die Wolkenbildungsregionen. Im hier vorgeschlagenen Projekt wollen wir überprüfen, ob bodengebundene CCN Messungen auch in anderen Erdregionen repräsentativ sind für die CCN Anzahl in der Wolkenbildungsregion, und wenn ja, unter welchen Bedingungen. Dies würde die Anwendung von CCN Daten in Modellen stark vereinfachen. Dazu wird die Gültigkeit der Beobachtungen in der Karibik, in zwei gegensätzlichen Umgebungen getestet werden, einmal in einer marinen und einmal in einer kontinentalen Umgebung. Die Messkampagne zu marinen CCN soll auf den Azoren (Portugal) durchgeführt werden. Wir werden kontinuierlich verfügbare CCN Daten von der Azoren Eastern Nordatlantik (ENA) Station auf der Insel La Graciosa (auf Meereshöhe) mit Daten von der Bergstation Pico (Pico Island, 2225 m ü.d.M.) kombinieren. Ergänzend werden CCN und CDNC Messungen auf der Helikopter-Messplattform (ACTOS) durchgeführt, um die vertikale Lücke zwischen den Meeresspiegel- und Bergmessungen zu schließen. Die kontinentalen bodengebundenen CCN Messungen werden kontinuierlich an der ACTRIS Station Melpitz durchgeführt. Die vertikale CCN und CDNC Verteilung wird in Melpitz mit Hilfe eines Ballons in mehreren einwöchigen Kampagnen einmal pro Jahreszeit gemessen werden. Darüber hinaus werden wir mit Hilfe der Aerosol-Wolken-Wechselwirkungsmetrik (ACI) die in der Wolke in-situ gemessen CCN Eigenschaften (das heißt Anzahl und Hygroskopizität) mit den CDNC quantitativ verbinden. Es wird außerdem eine Sensitivitätsstudie mit einem Cloud-Parcel Model durchgeführt, welches durch die realen Messungen in der Atmosphäre angetrieben werden wird. Dies wird einen Einblick in das Übersättigungsregime von frisch gebildeten Wolken gewähren.Die CCN Daten selbst, die Erkenntnisse zu CCN Eigenschaften und ihrer vertikalen Verteilung sowie die quantitative Verbindung zwischen CCN und CDNC werden im Hinblick auf das Verständnis und die Modellierung der Wolkentropfenaktivierung sowie der mikrophysikalischen Wolkeneigenschaften von außerordentlichem Wert sein.
Das Projekt "Entwicklungen zur physikalischen und chemischen Charakterisierung eisnukleierender Aerosolpartikel mit HALO: Hochvolumenstrom-Sammler, automatisiertes 'Freezing Array' und analytische Methoden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V. durchgeführt. Das hier vorgeschlagene Projekt basiert auf und ergänzt Untersuchungen die im Rahmen des DFG-Transregios 172 'Arktische Klimaveränderungen', und hier speziell dem Projekt B04 'Ship-based physical and chemical characteristics and sources of Arctic ice nucleating particles and cloud condensation nuclei', durchgeführt werden. Im Rahmen von TR 172, B04, ist es u.a. das Ziel, über schiffbasierte Messungen detaillierte Informationen hinsichtlich arktischer eisnukleierender Partikel (Anzahlkonzentration; chemische Natur, mineralisch und/oder organisch; Herkunft, lokal oder Ferntransport) zu erlangen. Diese schiffsbasierten Messungen können allerdings nur ein erster Schritt auf dem Weg zu einem besseren Verständnis von Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen in der Arktis im allgemeinen, und der Vereisung Arktischer Wolken im Besonderen, sein. Hierzu sind u.a. Informationen aus unterschiedlichen Höhen (innerhalb der planetaren Grenzschicht und in der freien Troposphäre) erforderlich. Daher sollen die in TR 172, B04, geplanten Aktivitäten u.a. durch INP-bezogene Messungen an Bord des Forschungsflugzeuges HALO ergänzt werden. Spezifisch zielen wir auf die Bestimmung von INP-Anzahlkonzentrationen, und über Analyse der chemischen Partikelzusammensetzung auf Hinweise bzgl. der INP Herkunft / Quellen. Im Rahmen des vorliegenden Antrages werden wir uns daher auf die Entwicklung, den Test und die Zulassung eines Hochvolumenstrom-Aerosolpartikelsammlers für sub- und supermikrone Aerosolpartikel für das Forschungsflugzeug HALO konzentrieren. Das Sammlersystem wird im Wesentlichen aus einer adaptierten Version des schon existierenden (aber noch zuzulassenden) 'Micrometre Aerosol Inlet' (MAI) und einem noch zu entwickelnden Hochvolumenstrom-Filtersammler, bestehen. Die Berücksichtigung hoher Volumenströmen (Größenordnung 100 l/min) ist aufgrund der zu erwartenden niedrigen Aerosolpartikel- und INP-Konzentrationen, und dem daraus resultierenden Bedarf nach der Sammlung großer Luftvolumina erforderlich. Der erste wissenschaftliche Einsatz des entwickelten Systems soll im Rahmen der ARCTIC-HALO-Kampagne erfolgen, welche für die zweite Phase des TR 172 (2020-2023) geplant ist. Nach seiner Entwicklung, steht das Sammlersystem (Einlass und/oder Filtersammler) für sub- und supermikrone Aerosolpartikel für weitere HALO-Missionen zur Verfügung. Zur Durchführung der notwendigen Arbeiten beantragen wir Mittel für eine 75 % und eine 50% PostDoc-Stelle für jeweils 3 Jahre. Ferner beantragen wir Mittel für die Adaptierung und die Zulassung des Hochvolumenstrom-Aerosolpartikelsammlers. Alle anderen direkten Kosten werden aus dem Haushalt des TROPOS übernommen.
Das Projekt "Horizontale Variabilität von arktischem Meereis, Dynamik der Atmosphäre, Aerosol, Spurengasen und Strahlung auf der km-Skala zur Untersuchung der Interaktionsprozesse der Erdsystem-Kompartimente während der Schmelzsaison (HELiPOD4ArtofMelt)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Das Projekt HELiPOD4ArtofMelt hat als übergeordnete Ziele, zum Verständnis des Einflusses von Warmluft-Einbrüchen auf die arktische Atmosphäre beizutragen, und Prozesse und Wechselwirkungsmechanismen zu verstehen, die zum räumlich inhomogenen Einsetzen des Schmelzprozesses von arktischem Meereis führen. Die Methode besteht in der Analyse von fluggestützten Messdaten, die während der Expedition Art of Melt des schwedischen Eisbrechers Oden im atlantischen Einflussbereich des Arktischen Ozeans im Mai/Juni 2023 erhoben werden. Dafür kommt die Hubschrauber-Schleppsonde HELiPOD zum Einsatz mit einer Vielzahl an Sensoren, um die räumliche Verteilung der Eigenschaften von Meereis, atmosphärischer Dynamik, Aerosol, Spurengasen und Strahlungsbudget in einem Radius von 100 km um die Oden zu charakterisieren. Zusätzlich werden weitere komplementäre Sensoren der internationalen Teilnehmer der Oden-Expedition in HELiPOD integriert, z.B. Messungen der Isotopenverteilung von Wasserdampf, um Evaporationsprozesse zu untersuchen, Bestimmung der Eiskeime, um ein Bindeglied zu Wolkeneigenschaften herzustellen, Sensoren für die Konzentration von Kohlenstoffmonoxid und Ruß, sowie Filtermessungen für zusätzliche mikroskopische Analysen im Labor. Es sind lange Flugabschnitte in niedrigen Höhen (ca. 15-20 m) geplant, um die Austauschprozesse zwischen Ozean, Meereis und Atmosphäre zu untersuchen, sowie Vertikalprofile zur Messung der atmosphärischen Stabilität und der vertikalen Verteilung und Variabilität der Parameter. Der Datensatz an gleichzeitig erhobenen Messgrößen ermöglicht es, Zusammenhänge und Wechselwirkungen zu quantifizieren. So kann z.B. eine Fläche mit einem größeren Anteil an Schmelztümpeln direkt in Zusammenhang gebracht werden mit Veränderungen bei fühlbaren und latenten Wärmeflüssen, Veränderungen bei der Größenverteilung und Anzahlkonzentration von Aerosolpartikeln und Veränderungen der Energiebilanz auf kleinen räumlichen Skalen. Nach der finalen Aufbereitung des großen Datensatzes wird die räumliche Variabilität der verschiedenen Parameter untersucht, um ein dreidimensionales Bild auf einer Skala von unter 1 km bis 100 km zu erhalten. Bei den Analysen mit den internationalen Partnern steht die Charakterisierung von sogenannten „Atmosphärischen Flüssen“ im Vordergrund, also von Zirkulationsmustern, die warme und feuchte Luftmassen in den arktischen Polarwirbel transportieren. Die damit assoziierten Eigenschaften und Veränderungen der Grenzschicht, wie z.B. die Veränderung der Temperaturprofile und Wärmeflüsse, werden untersucht, die letztendlich zum Abschmelzen des Meereises beitragen. Außerdem werden die Prozesse und Wechselwirkungen untersucht, die zum räumlich und zeitlich inhomogenen Einsetzen des Schmelzens von Meereis führen, basierend auf den fluggestützten Messungen, den kontinuierlichen Messungen auf der Oden, und unter Berücksichtigung des Netzwerks an Observatorien in der Arktis, wie in Spitzbergen, Grönland und Nordskandinavien.
Das Projekt "Untersuchung zu Wolkenkondensationskeimen und eisnukleierenden Aerosolpartikeln während der Antarktis-Umrundungsexpedition (ACE)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V. durchgeführt. Über dem Antarktischen Ozean findet man das am wenigsten vom Menschen beeinflusste Aerosol der Erde, aber es gibt so gut wie keine Aerosol bezogenen Messdaten aus dieser interessanten Region. Als Partner des Projekts -Study of Preindustrial-like-Aerosol Climate Effects- (SPACE) beteiligen wir uns an der beispiellosen Antarctic Circumnavigation Expedition (ACE), die uns die einmalige Gelegenheit bietet, hochwertige Aerosolmessungen in dieser abgelegenen Region durchzuführen. ACE-SPACE zielt auf eine detaillierte Charakterisierung des vorhandenen Aerosols, welches von anthropogener Verschmutzung unbeeinflusst ist und somit ein Aerosol darstellt, welches mit dem in einer vorindustriellen Atmosphäre vergleichbar ist. Im Rahmen von ACE-SPACE liegt der Schwerpunkt von TROPOS auf Aerosolpartikeln, welche an klimarelevanten Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen beteiligt sind. Insbesondere Partikel, die als Wolkenkondensation (CCN) fungieren können, sowie Partikel, die in der Lage sind, zur Vereisung von Wolken zu führen, sind Untersuchungsgegenstand. Während der Antarktischen Umrundung werden wir 3 Monate lang kontinuierliche INP- und CCN-bezogene in-situ-Messungen an Bord des russischen Eisbrechers Akademik Tryoshnikov durchführen, ergänzt durch Aerosol Filterproben. Im Rahmen des ACE-SPACE Projekts wird TROPOS nur für die Durchführung der Messungen und die chemische Charakterisierung der Filterproben finanziert. Deshalb beantragen wir hiermit Mittel für die wissenschaftliche Auswertung, physikalische Analyse und Interpretation (hauptsächlich 1 Doktorand, 67% für drei Jahre) der gesammelten Proben und Daten.Wir werden einen einzigartigen Datensatz zu den physikalischen und chemischen Eigenschaften von Wolkenkondensationskernen (CCN) und Eis nukleierenden Partikeln (INP), sowie deren Quellen, über dem Antarktischen Ozean liefern. Der Datensatz beinhaltet sowohl CCN und INP-Anzahlkonzentrationen entlang der Route der Antarktischen Umrundung (ACE), als auch quantitative Informationen bzgl. des Aktivierungsverhaltens (Hygroskopizität) und Eisnuklerationsverhaltens (z.B. Gefriertemperaturen), der gesammelten CCN und INP. Der erhobene Datensatz ist repräsentativ für ein natürliches, von menschlichen Einflüssen quasi freies, vorindustrielles Aerosol und damit ein sehr wertvoller Beitrag zur Verbesserung der Vorhersage der Klimaveränderungen in der Antarktischen Region im Besonderen, und der globalen Atmosphäre im Allgemeinen. Die gewonnenen Daten werden innerhalb des SPP offen zur Verfügung gestellt aber auch von unseren Partnern im ACE-SPACE-Projekt zur Klimamodellierung und Validierung von Satellitenretrievals genutzt.
| Origin | Count |
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| Bund | 33 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 28 |
| unbekannt | 5 |
| License | Count |
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| geschlossen | 5 |
| offen | 28 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 25 |
| Englisch | 18 |
| Resource type | Count |
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| Keine | 26 |
| Webseite | 7 |
| Topic | Count |
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| Boden | 31 |
| Lebewesen & Lebensräume | 32 |
| Luft | 33 |
| Mensch & Umwelt | 33 |
| Wasser | 32 |
| Weitere | 33 |