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 "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 "CLOUD" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Paul Scherrer Institut, Labor für Atmosphärenchemie durchgeführt. CLOUD is an acronym for Cosmics Leaving OUtdoor Droplets. CLOUD was designed 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. In a more general term, CLOUD aims at resolving one of the most challenging and long-standing problems in atmospheric science - to understand how new aerosol particles are formed in the atmosphere and the effect these particles have on the global atmosphere and climate. The present poor experimental understanding of aerosol nucleation and growth is preventing the inclusion of physics-based mechanisms in global models, and limiting our understanding of how a major fraction of atmospheric aerosol will influence future climate. The contribution of aerosols and clouds is recognized by the Intergovernmental Panel on Climate Change as the most important source of uncertainty in the radiative forcing of climate change, and is limiting our capability to make reliable climate projections. With the CLOUD facility at CERN we have for the first time an experimental chamber of the highest technological performance available, where the atmosphere is recreated from ultra-pure air with added water vapor, trace gases under study and, for certain experiments, aerosols. The chamber is located at the beamline (T11) at the CERN Proton Synchrotron accelerator, and is equipped with a wide range of sensitive instruments to analyze 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 ionization 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. As a result of this, CLOUD has established itself as the worlds pre-eminent experiment for these studies. Within the next 10 years, a multi-parameter experimental phase space will be mapped, involving numerous variables such as temperature, relative humidity, trace gases and their concentrations, ionization, nucleation rates, growth rates, droplet and ice particle activation, as well as liquid and ice cloud microphysics.
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. Aerosols and clouds are recognized as representing the largest uncertainty in the current un-derstanding of climate change. Aerosols affect the climate by directly absorbing or scattering the solar radiation. Particles with diameters larger than ca50-100 nm can act as cloud conden-sation nuclei (CCN) and influence the lifetime and optical properties of clouds. Based on cur-rent model estimates, about 40-70Prozent of cloud drops in the present-day global atmosphere are formed on aerosol particles that were created through the process of nucleation. Thus, nuclea-tion is likely to be a major factor controlling changes in the radiative properties of clouds. It is also speculated that cosmic rays have an influence on clouds via a significant contribution of ion-mediated nucleation to the overall source strength of aerosol particles in the atmosphere. However, regarding this step there are large discrepancies in the recent literature. To date, most global climate models use very simple parameterizations of nucleation. However, to make reliable predictions of long-term changes in atmospheric aerosol, and hence past or future cli-mate forcing, a more fundamental understanding of particle formation processes is needed. Progress in this field was hampered by the fact that the capability to measure the aerosol chemical composition of particles in the range of a few nanometers was missing. Just now, the Atmospheric Pressure Interface Time of Flight Mass Spectrometer (APi-TOF MS) has been de-veloped by TOFWERK (Junninen et al., 2010). This instrument measures directly the mass spectra of ambient ions and ion clusters at their natural abundance. Typical naturally charged ion concentrations are around 100-1000 cm-3 per polarity, which indicates the extremely high sensitivity of the instrument. Moreover, TOFWERK has now even coupled an ion mobility spec-trometer (IMS) to the APi-TOF (System 1.0 IMS-HTOF). Thus, ions are separated according to their shape-to-charge ratio before their mass-to-charge is measured in the TOF MS. The addi-tion of an ion mobility cell to a mass spectrometer improves separation of isomers, isobars and conformers and adds a new dimension to the mass spectrometer. This proposal asks for support of an IMS-APi-TOF. The accurate measurement from the APi-TOF in combination with the additional information from the IMS will help to unambiguously resolve the atomic composition of clusters involved in new particle formation. This instrument is vital to unravel fundamental physical and chemical processes involved in new aerosol parti-cle formation and growth. It is our aim to better understand the new particle formation and to develop a mechanistic framework for this process. This will contribute to the reduction of un-certainties with regard to the influence of aerosols on climate change. (...)
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 "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
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 "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.
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| Förderprogramm | 9 |
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