Das Projekt "CLOUD" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Paul Scherrer Institut, Labor für Atmosphärenchemie durchgeführt. Im CLOUD-Projekt (Cosmics Leaving OUtdoor Droplets) soll der Einfluss von galaktischer kosmischer Strahlung auf die Wolken und damit auf das Klima untersucht werden. Zu diesem Zweck wurde am CERN eine spezielle Kammer erstellt, die es erlaubt, unter ultrareinen Bedingungen die hierfür relevanten Prozesse zu untersuchen. Es ist bekannt, dass mit stärkerer galaktischer kosmischer Strahlung eine höhere Ionendichte in der Atmosphäre entsteht. Es soll untersucht werden, inwiefern durch diese erhöhte Ionendichte die Nukleation neuer Aerosolpartikel begünstigt wird. Wenn diese Aerosolpartikel auf die Grösse von etwa 50 bis 100 nm anwachsen, können sie zu so genannten Wolkenkondensationskernen werden und damit die Wolkenbildung beeinflussen. Eine höhere Ionendichte könnte damit in einer Wolke zu mehr und dafür kleineren Wolkentröpfchen führen; eine solche Wolke hätte eine stärker abkühlende Wirkung. Umgekehrt würde die heute eher niedrige Intensität der galaktischen kosmischen Strahlung über diese Mechanismen zu einer Temperaturerhöhung führen. Einzelne Wissenschaftler schreiben die heutige Temperaturerhöhung diesem Effekt der galaktischen kosmischen Strahlung und weniger der Erhöhung der Treibhausgase zu. Das CLOUD-Projekt hat deshalb zum Ziel, diese Hypothese zu überprüfen. Am CERN kann eine erhöhte kosmische Strahlung durch einen Pionenstrahl vom Protonensynchrotron simuliert werden, so dass Ionendichten bis auf eine Höhe von 15 km eingestellt werden können. Weiter können die aus der galaktischen kosmischen Strahlung stammenden Ionen mit einem elektrischen Feld eliminiert werden, bevor sie einen Einfluss auf die Nukleation ausüben können, so dass auch die Nukleation unter vollständig neutralen Bedingungen untersucht werden kann. Das CLOUD-Konsortium verfügt über eine breite Expertise in der Charakterisierung von Gasen, Clustern, Aerosolpartikeln und Wolken und ist deshalb ideal geeignet, diese komplexe Fragestellung anzugehen.
Das Projekt "Veraenderungen der physikalischen Eigenschaften von Aerosolen bei Temperaturabsenkung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg, Fachbereich 9 Elektrotechnik, Fachgebiet Prozess- und Aerosolmesstechnik durchgeführt. Die in einem heissen, nicht reaktionsfaehigen Aerosol bei Zustandsaenderungen ablaufenden Vorgaenge sollen modelliert und experimentell ueberprueft werden. Dabei werden homogene Nukleation, heterogene Kondensation von Daempfen auf bereits vorhandenen Partikeln und an vorhandenen Waenden, Koagulation sowie der Transport von Partikeln zu den Waenden beruecksichtigt. Schwerpunktmaessig wird der Einfluss einer Temperaturabsenkung auf die Partikelkonzentration und -groesse eines Aerosols untersucht, wobei jeweils die Vorgaenge in einer Rohrstroemung sowie bei der Mischung eines heissen Aerosols mit einem kalten, inerten Gas betrachtet werden. Die Ergebnisse sollen Aufschluss darueber geben, welche Veraenderungen in einem Aerosol waehrend des Transports in kalten Rohrleitungen bzw. waehrend der Mischung mit kalten Gasen auftreten. Diese Fragestellungen sind anwendungstechnisch interessant z.B. im Zusammenhang mit der Probenahme von Aerosolen aus Verbrennungsprozessen aber auch z.B. mit der Emission heisser Abgase in die Atmosphaere.
Das Projekt "Teilprojekt 2: Eisnukleation und Wolkentropfenaktivierung von SOA-Partikeln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V. durchgeführt. Ziel des CLOUD-Experiments am CERN ist die Untersuchung der Bildung und des initialen Wachstums von Partikeln (Aerosolen) in der Atmosphäre, um ein verbessertes Verständnis des Strahlungsantriebs durch Aerosole zu erreichen. Dabei wird auch die Wechselwirkung der Aerosole mit Wolken untersucht, um die Einflüsse von Aerosolpartikeln auf die Bildung von Wasser- und Eiswolken zu identifizieren. Das Teilprojekt dient der Erlangung eines besseren Verständnisses (fundamental und quantitativ) bezüglich des Eisnukleationsverhaltens und Wolkentropfenaktivierungsverhaltens von sekundären organischen Aerosol-Partikeln (SOA). Dazu wird ein Wolkenkondensationskernspektrometer an der CLOUD Kammer eingesetzt.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Massenspektrometrie und CLOUD-Koordination" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main, Institut für Atmosphäre und Umwelt durchgeführt. Ziel des CLOUD-Experiments am CERN ist die Untersuchung der Bildung und des initialen Wachstums von Partikeln (Aerosolen) in der Atmosphäre, um ein verbessertes Verständnis des Strahlungsantriebs durch Aerosole zu erreichen. Im Teilprojekt werden Messungen zur Nukleation und zum initialen Aerosolwachstum für verschiedene Oxidationsprodukte von organischen Komponenten wie Terpenen und Sesquiterpenen aus biogenen Quellen durchgeführt. Aktuelle Messungen zeigen Nukleationsphänomene im Zusammenspiel mit Ionen aus kosmischer Strahlung. Die Messungen lassen erwarten, dass der Klimaantrieb auf Grund von veränderten Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen niedriger ausfällt als bisher angenommen. Diese ersten Messungen werden nun wesentlich erweitert und systematisiert. Die Temperaturabhängigkeit, der Einfluss von verschiedenen Oxidationsmitteln (OH, O3) Luftfeuchte, NOx und Ammoniak werden untersucht. Weiterhin sind Messungen mit anthropogen verursachten organischen Komponenten wie Xylen und Trimethylbenzol geplant. Ziele sind a) die Identifikation von wesentlichen an der Nukleation beteiligten hoch-oxidierten schwerflüchtigen organischen Komponenten, b) die Quantifizierung der Rolle der Ionen beim Nukleationsprozess, c) die Bestimmung der Komposition von Clustern und nano-Aerosolpartikeln und d) die Bestimmung von Nukleations- und Wachstumsraten. In Zusammenarbeit mit internationalen Projektpartnern soll die Klimawirksamkeit dieser neuen Aerosolprozesse abgeschätzt werden.
Das Projekt "CERN-CLOUD project" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Paul Scherrer Institut, Labor für Atmosphärenchemie durchgeführt. CLOUD is an acronym for Cosmics Leaving OUtdoor Droplets. The scientific objective of CLOUD is to investigate the influence of galactic cosmic rays (GCRs) on ions, aerosols, cloud condensation nuclei (CCN) and clouds, with the CLOUD facility at CERN, and thereby to assess the significance of a possible 'solar indirect' contribution to climate change. Aerosols and clouds are recognised as representing the largest uncertainty in the current understanding of climate change. The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) estimates that changes of solar irradiance ('direct solar forcing') have made only a small (7Prozent) contribution to the observed warming. However, large uncertainties remain on other solar-related contributions, such as the effects of changes of galactic cosmic rays on aerosols and clouds. CLOUD aims to settle the important unanswered questions of the IPCC on possible cosmic ray effects on clouds and climate, and to help sharpen our understanding of the anthropogenic contribution to global warming. The scientific programme of CLOUD will involve the establishment of a central CLOUD facility in a beamline (T11) at the CERN Proton Synchrotron accelerator, comprising a large aerosol chamber, within which the atmosphere is recreated from ultra-pure air with added water vapour, trace gases under study and, for certain experiments, aerosols. The chamber will be equipped with a wide range of sensitive instruments to analyse their contents via optical ports or sampling probes. The accelerator provides an adjustable and precisely measurable beam of 'cosmic rays' that closely matches natural cosmic rays in ionisation density, uniformity and intensity, spanning the atmospheric range from ground level to the maximum around 15 km altitude. In contrast with experiments in the atmosphere, CLOUD will be able to compare processes when the cosmic ray beam is varied, and all experimental parameters can be precisely controlled and measured. More information is found at the CLOUD website http://cloud.web.cern.ch/cloud/.
Das Projekt "Partikelbildung aus der Gasphase bei ausgesuchten Wetterlagen am Hohenpeissenberg - Verbundprojekt: Aerosolforschungsschwerpunkt (AFS) - Teilprojekt: 080" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutscher Wetterdienst, Geschäftsbereich Forschung und Entwicklung, Abteilung FE 3 Meteorologisches Observatorium Hohenpeißenberg durchgeführt. Die Partikelbildung aus der Gasphase spielt eine potentiell bedeutende Rolle fuer den hydrologischen Kreislauf (zB bei der Entstehung von Wolken), den Strahlungshaushalt und das Klima der Atmosphaere. Im Rahmen des Projektes soll durch simultane Messungen potentiell aerosolbildender Substanzen und ultrafeiner Partikel (Durchmesser Dp = 3-10 nm) die Bedeutung dieses Prozesses fuer einen in Mitteleuropa gelegenen Standort (Hohenpeissenberg) untersucht werden. Das Projekt hat drei Hauptziele: 1) Abschaetzung der relativen Beitraege bestimmter Spurengase bzw Spurenstoffklassen zur Partikelbildung in der Atmosphaere. 2) Charakterisierung von meteorologischen und luftchemischen Bedingungen, bei denen bevorzugt neue Partikel in der Atmosphaere entstehen und 3) Abschaetzung der jeweiligen Aerosolbildungsraten. Als gasfoermige Substanzen sollen insbesondere freie Schwefelsaeure und bis zu 50 verschiedene anthorpogene und biogene Kohlenwasserstoffe gemessen werden. Die experimentellen Untersuchungen konzentrieren sich auf zeitlich hochaufgeloeste Messungen waehrend charakteristischer Wetterlagen am Messstandort Hohenpeissenberg (Intensivmessprogramm). Ausserdem sollen jahreszeitliche Aenderungen der jeweiligen Messparameter erfasst werden. Das Projekt wird durch gleichzeitige Messungen im Rahmen des Global Atmosphere Watch Programms (GAW) und meteorologische Beobachtungen am Messstandort unterstuetzt.
Das Projekt "Der Einfluss von biologischen Strukturen auf die Eisnukleation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für chemische Technologien und Analytik (E164) durchgeführt. Dies ist ein Projekt in der Sparte Life Science, das von den jüngsten Entwicklungen in den Materialwissenschaften und der Oberflächenspektroskopie profitiert. Wir planen Laborstudien zu den Eisbildungsmechanismen und zur Kinetik von ausgesuchten biologischen Partikeln (Pilzsporen und Pollen)
Das Projekt "Analysis of the chemical composition of nucleating clusters with Atmospheric Pressure Interface Time of Flight Mass Spectrometry" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Paul Scherrer Institut, Labor für Atmosphärenchemie durchgeführt. Aerosole beeinflussen das Klima. Sie absorbieren oder streuen die Sonnenstrahlung und Wolkentröpfchen bilden sich immer durch Kondensation von Wasser an Partikeln. Etwa 40-70Prozent der Wolkentropfen werden durch Partikel gebildet, die durch eine Nukleation entstanden. Dabei klumpen sich gasförmige Moleküle zu Aggregaten zusammen, die dann durch Kondensation von schwerflüchtigen Molekülen zu grösseren Partikeln wachsen. Wie dieser Prozess in der Atmosphäre erfolgt ist weitgehend unbekannt. Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts Unsere Arbeit zielt auf ein besseres mechanistisches Verständnis der Bildung von Partikeln aus Gasen in der Atmosphäre (Nukleation). Wir möchten verstehen wie die ersten Schritte der Anlagerung von Molekülen zu Aggregaten erfolgt und welche Moleküle dies in der Atmosphäre bewerkstelligen. Dabei soll auch die Hypothese geprüft werden ob die Nukleation durch Ionen, die in der Atmosphäre durch die kosmische Strahlung entstehen, stark beeinflusst wird. Die gefundenen Prozesse werden wir mit einem physikalischen Modell beschreiben, das in ein Klimamodell integriert werden kann. Grundlage dieser Arbeit ist die Beschaffung eines speziellen Massenspektrometers der Schweizer Firma TOFWERK, das in der Lage ist Ionenkonzentrationen von 100-1000 cm-3 in der Atmosphäre zu messen. Durch Messungen unter kontrollierten Bedingungen im Labor - in sogenannten Smogkammern - als auch in der Aussenluft werden die Nukleationsprozesse untersucht und verglichen Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts Diese Untersuchungen tragen zu einem besseren Verständnis der atmosphärischen Nukleation und der Wolkenbildung bei. Die Resultate werden die Klimamodelle verbessern und so genauere Vorhersagen des Klimawandels und des anthropogenen Einflusses ermöglichen.
Das Projekt "FORCE Proposal to Investigation of Secondary Organic Aerosol Formation in the PSI Smog Chamber and at CERN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Paul Scherrer Institut, Labor für Atmosphärenchemie durchgeführt. The scientific objective of CLOUD is to investigate the influence of galactic cosmic rays (GCRs) on ions, aerosols, cloud condensation nuclei (CCN) and clouds, with the CLOUD facility at CERN, and thereby to assess the significance of a possible 'solar indirect' contribution to climate change. Aerosols and clouds are recognised as representing the largest uncertainty in the current understanding of climate change. The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) estimates that changes of solar irradiance ('direct solar forcing') have made only a small (7Prozent) contribution to the observed warming. However, large uncertainties remain on other solar-related contributions, such as the effects of changes of galactic cosmic rays on aerosols and clouds. CLOUD aims to settle the important unanswered questions of the IPCC on possible cosmic ray effects on clouds and climate, and to help sharpen our understanding of the anthropogenic contribution to global warming. We have established a central CLOUD facility in the beamline T11 at the CERN Proton Synchrotron accelerator, comprising a large aerosol chamber, within which the atmosphere is recreated from ultra-pure air with added water vapour, trace gases under study and, for certain experiments, aerosols. The chamber is equipped with a wide range of sensitive instruments to analyse their contents via optical ports or sampling probes. The accelerator provides an adjustable and precisely measurable beam of 'cosmic rays' that closely matches natural cosmic rays in ionisation density, uniformity and intensity, spanning the atmospheric range from ground level to the maximum around 15 km altitude. In contrast with experiments in the atmosphere, CLOUD is able to compare processes when the cosmic ray beam is varied, and all experimental parameters can be precisely controlled and measured. More information is found at the CLOUD websites
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