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Sentinel-5P TROPOMI – Ozone (O3), Level 3 – Global

Ozone vertical column density in Dobson Units as derived from Sentinel-5P/TROPOMI observations. The stratospheric ozone layer protects the biosphere from harmful solar ultraviolet radiation. Ozone in troposphere can pose risks to the health of humans, animals, and vegetation. The TROPOMI instrument aboard the SENTINEL-5P space craft is a nadir-viewing, imaging spectrometer covering wavelength bands between the ultraviolet and the shortwave infra-red. TROPOMI's purpose is to measure atmospheric properties and constituents. It is contributing to monitoring air quality and providing critical information to services and decision makers. The instrument uses passive remote sensing techniques by measuring the Top Of Atmosphere (TOA) solar radiation reflected by and radiated from the earth and its atmosphere. The four spectrometers of TROPOMI cover the ultraviolet (UV), visible (VIS), Near Infra-Red (NIR) and Short Wavelength Infra-Red (SWIR) domains of the electromagnetic spectrum, allowing operational retrieval of the following trace gas constituents: Ozone (O3), Nitrogen Dioxide (NO2), Sulfur Dioxide (SO2), Formaldehyde (HCHO), Carbon Monoxide (CO) and Methane (CH4). Daily observations are binned onto a regular latitude-longitude grid. Within the INPULS project, innovative algorithms and processors for the generation of Level 3 and Level 4 products, improved data discovery and access technologies as well as server-side analytics for the users are developed.

Verhalten des Spurengases Ozon in der freien Atmosphaere

Regelmaessige, taegliche Messung des Gesamtozongehaltes der Atmosphaere, Messung des Vertikalprofils des Ozons mittels Ballonsondierungen mit Radiosonden. Erforschung des Verhaltens des atmosphaerischen Ozons und der Zusammenhaenge zwischen atmosphaerischem Ozon und meterologischen Groessen. Untersuchungen zur Frage einer Aenderung der Ozonschicht der freien Atmosphaere durch anthropogene Einfluesse, besonders durch Fluorkohlenwasserstoffe (hierfuer muss die Sondierungsfolge auf 3-2 mal pro Woche erhoeht werden).

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<p><strong>Für alle Filme gilt die Creative Commons-Lizenz mit Quellenangabe</strong></p><p><a href="https://support.google.com/youtube/answer/2797468">https://support.google.com/youtube/answer/2797468</a></p><p>Die Filme lassen sich mit Klick auf die rechte Maustaste &gt; "Ziel speichern unter" im mp4-Format herunterladen.</p><p>Ob Straßenverkehr, Nachbarn oder Luftverkehr: Drei von vier Menschen in Deutschland fühlen sich durch Lärm gestört oder belästigt. Wo überall Lärm entsteht, welche Folgen Lärm hat und wie wir ihn verringern können, erklärt unser Film.</p><p> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=ycIz0Hxo8sM&amp;list=PLd2kshRyXxRSHLbnGkQiZ-x6eSyx2M32e&amp;index=4"><i></i> UBA-Erklärfilm "Lärm" bei YouTube</a> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/2294/dokumente/umweltbundesamt_-_laerm.mp4">UBA-Erklärfilm "Lärm" zum Download</a> </p><p>Was ist Stickstoff, was ist reaktiver Stickstoff? Warum ist zu viel davon ein Problem für Mensch und Umwelt? Und was können wir dagegen tun? Unser Film gibt Antworten.</p><p> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=XYAUiOZ-BDY&amp;list=PLd2kshRyXxRSHLbnGkQiZ-x6eSyx2M32e&amp;index=6"><i></i> UBA-Erklärfilm "Stickstoff" bei YouTube</a> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/2294/dokumente/umweltbundesamt_erklaerfilm_stickstoff.mp4">UBA-Erklärfilm "Stickstoff" zum Download</a> </p><p>Wenn die Kopfschmerztablette abgelaufen ist und das Rheuma-Gel angetrocknet - wohin damit? Über die richtige Entsorgung von alten Medikamenten informieren wir in unserem Film. Spoiler: Nicht in den Abfluss!</p><p> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=nLH6s5fPUDA&amp;list=PLd2kshRyXxRSHLbnGkQiZ-x6eSyx2M32e&amp;index=12"><i></i> UBA-Erklärfilm "Medikamente" bei YouTube</a> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/2294/dokumente/erklaerfilm_-_medikamente_richtig_entsorgen.mp4">UBA-Erklärfilm "Medikamente" zum Download</a> </p><p>Wer kennt das nicht: Auf der Waschmittelpackung sind unterschiedliche Dosierungen für die verschiedenen Wasserhärten angegeben. Doch was ist eigentlich Wasserhärte? Was unterscheidet „hartes von weichem Wasser“? Wie hart ist mein Trinkwasser? Und was muss ich bei hartem Wasser beachten? Dieser Erklärfilm gibt Antworten.</p><p> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=kwzBGUy7OEk&amp;list=PLd2kshRyXxRSHLbnGkQiZ-x6eSyx2M32e&amp;index=11"><i></i> UBA-Erklärfilm "Wasserhärte" bei YouTube</a> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/2294/dokumente/erklaerfilm_-_wasserhaerte.mp4">UBA-Erklärfilm "Wasserhärte" zum Download</a> </p><p>In unseren Städten herrscht jede Menge Verkehr. Das eigene Auto ist dabei immer noch ein beliebtes Verkehrsmittel. Unser Erklärfilm zeigt zu welchen Problemen der urbane Verkehr führt und wie Lösungen aussehen können.</p><p> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=Auky8CGiU34&amp;list=PLd2kshRyXxRSHLbnGkQiZ-x6eSyx2M32e&amp;index=5"><i></i> UBA-Erklärfilm "Verkehr" bei YouTube</a> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/2294/dokumente/umweltbundesamt_-_erklaerfilm_-_verkehr_in_der_stadt.mp4">UBA-Erklärfilm "Verkehr" zum Download</a> </p><p>Wir leben in einer Zeit von „Fast Fashion“. Jede und jeder Deutsche kauft im Schnitt zwölf Kilogramm Kleidung im Jahr. Wie sehr ein günstiges T-Shirt Mensch und Umwelt belastet, steht leider nicht auf dem Preisschild. Unser Erklärfilm zeigt diese Belastungen und bietet Lösungen für einen nachhaltigen Umgang mit Textilien.</p><p> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=EYoz-3No-54&amp;list=PLd2kshRyXxRSHLbnGkQiZ-x6eSyx2M32e&amp;index=2"><i></i> UBA-Erklärfilm "Mode" bei YouTube</a> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/2294/dokumente/umweltbundesamt_erklaerfilm_textil.mp4">UBA-Erklärfilm "Mode" zum Download</a> </p><p>In der Atmosphäre, in etwa 20 bis 30 Kilometern Höhe, schützt uns die Ozonschicht vor krebserregenden UV-Strahlen. Doch auf der Erde, am Boden, ist Ozon ein Problem. Denn hier belastet das farblose und giftige Gas Mensch und Umwelt.</p><p> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=FlEQpZOnIyc&amp;list=PLd2kshRyXxRSHLbnGkQiZ-x6eSyx2M32e&amp;index=3"><i></i> UBA-Erklärfilm "Ozon" bei YouTube</a> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/2294/dokumente/uba-erklaerfilm_ozon.mp4">UBA-Erklärfilm "Ozon" zum Download</a> </p><p>Warum gibt es einen Handel für oder mit Emissionen? Wer setzt die Rahmenbedingungen und wie funktioniert der Emissionshandel eigentlich? Ein Erklärfilm gibt kurze und prägnante Antworten auf diese Fragen und erläutert, welchen Beitrag der Emissionshandel zum Klimaschutz leistet.</p><p> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=wChY_DrebYw&amp;list=PLd2kshRyXxRSHLbnGkQiZ-x6eSyx2M32e&amp;index=8"><i></i> UBA-Erklärfilm "Emissionshandel" bei YouTube</a> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/421/dokumente/erklaerfilm_-_emissionshandel.mp4">UBA-Erklärfilm "Emissionshandel" zum Download</a> </p><p>Der Klimawandel und seine Folgen kennen keine Ländergrenzen. Deshalb muss effektiver Klimaschutz global angegangen werden. Der UBA Erklärfilm beschreibt die wichtigsten internationalen Abkommen und wie Treibhausgas-Emissionen erfasst und berichtet werden. Die Ermittlung der nationalen Emissionen ist ein komplexer und aufwändiger Prozess. Doch nur auf Basis dieser Daten können klimaschützende Maßnahmen geplant und gezielt umgesetzt werden.</p><p> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=A_Fkori-Vho&amp;list=PLd2kshRyXxRSHLbnGkQiZ-x6eSyx2M32e&amp;index=9"><i></i> UBA-Erklärfilm "THG-Berichterstattung" bei YouTube</a> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/2294/dokumente/erklaerfilm_treibhausgase_-_abkommen_und_berichterstattung.mp4">UBA-Erklärfilm "THG-Berichterstattung" zum Download</a> </p><p>Trinkwasser ist unserer wichtigstes Lebensmittel. Und wie bei anderen Lebensmitteln spielen Verpackung, Haltbarkeit und Temperatur eine wichtige Rolle. Der Erklärfilm beschreibt, welchen Einfluss die Trinkwasserinstallation auf die Qualität unseres Leitungswassers hat und auf was Hauseigentümer und Nutzer beim täglichen Umgang mit Trinkwasser achten sollten.</p><p> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=isjuUsLh2V4&amp;list=PLd2kshRyXxRSHLbnGkQiZ-x6eSyx2M32e&amp;index=10"><i></i> UBA-Erklärfilm "Trinkwasserinstallation" bei YouTube</a> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/2294/dokumente/erklaerfilm_trinkwasser-installation.mp4">UBA-Erklärfilm "Trinkwasserinstallation" zum Download</a> </p><p>CO2 sparen – auch eine Frage des Konsums? Je nach Lebensstil kann der persönliche CO2-Fußabdruck sehr unterschiedlich sein. In welchen Bereichen entstehen besonders viele Treibhausgase? Und wie können wir klimafreundlicher konsumieren und weniger CO2 im Alltag verursachen?</p><p> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=l7HYrM3apsI&amp;list=PLd2kshRyXxRSHLbnGkQiZ-x6eSyx2M32e"><i></i> UBA-Erklärfilm "Klimaneutral im Alltag" bei YouTube</a> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/2294/dokumente/klimaneutral_leben_im_alltag.mp4">UBA-Erklärfilm "Klimaneutral im Alltag" zum Download</a> </p><p>Was ist der Treibhauseffekt, und welche Gase spielen dabei eine Rolle? Wie verändern die anthropogenen Treibhausgasemissionen die Erdatmosphäre, und was muss passieren, damit die Erderwärmung noch begrenzt werden kann?</p><p> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=eI8L3wV3pBo&amp;list=PLd2kshRyXxRSHLbnGkQiZ-x6eSyx2M32e&amp;index=7"><i></i> UBA-Erklärfilm "Treibhausgase" bei YouTube</a> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/2294/dokumente/thg_einfuehrung.mp4">UBA-Erklärfilm "Treibhausgase" zum Download</a> </p><p>Öffentliche Verwaltungen beschaffen Waren und Dienstleistungen für rund 500 Milliarden Euro pro Jahr. Durch die Beschaffung umweltfreundlicher Produkte und Dienstleitungen werden Umweltbelastungen reduziert und das Angebot entsprechender Produkte wird erhöht. Der Film geht auf die Vorteile einer umweltfreundlichen Beschaffung ein und zeigt, wie diese in der Praxis umgesetzt werden kann.</p><p> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=R_A-uMCSrwg&amp;list=PLd2kshRyXxRSHLbnGkQiZ-x6eSyx2M32e&amp;index=20"><i></i> UBA-Erklärfilm "Umweltfreundliche Beschaffung" bei YouTube</a> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/2294/dokumente/erklaerfilm_umweltfreundliche_beschaffung.mp4">UBA-Erklärfilm "Umweltfreundliche Beschaffung" zum Download</a> </p><p>Wie wirkt sich der Klimawandel künftig auf die Natur, unseren Alltag, unsere Lebensgrundlagen, Gesundheit und Wirtschaft aus? Wo können wir durch Anpassung die Klimarisiken verringern? Und wo müssen wir dringend etwas tun? Die 2021 veröffentlichte Klimawirkungs- und Risikoanalyse (KWRA) des Bundes gibt Antworten und zeigt künftige Risiken des Klimawandels in Deutschland.</p><p> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=UZCIoYoqlNI"><i></i> UBA-Erklärfilm "Klimawirkungs- und Risikoanalyse" bei YouTube</a> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/2294/dokumente/erklaerfilm_klimawirkungs_und_-risikoanalyse.mp4">UBA-Erklärfilm "Klimawirkungs- und Risikoanalyse" zum Download</a> </p><p>Fliegen ist die klimaschädlichste Art sich fortzubewegen. Welche Wirkung haben Flugreisen für das Klima und welche Alternativen gibt es?</p><p> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=qXAEseBheWs"><i></i> UBA-Erklärfilm "Flugreisen &amp; Klimawirkung" bei YouTube</a> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/421/dokumente/uba_flugreisen.mp4">UBA-Erklärfilm "Flugreisen &amp; Klimawirkung" zum Download</a> </p><p>Der Erklärfilm zeigt auf anschauliche Weise den aktuellen Zustand unserer Flüsse, Seen und des Grundwassers. Es werden die wesentlichen Nutzungen und Belastungen aber auch Maßnahmen zur Verbesserung erklärt.</p><p> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=CyqRx8BuL3E"><i></i> UBA-Erklärfilm "Zustand der Gewässer in Deutschland" bei YouTube</a> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/421/dokumente/zustand_der_gewaesser.mp4">UBA-Erklärfilm Zustand der Gewässer in Deutschland</a> </p><p>Wenn von Klimaschutz die Rede ist, fliegen oft viele Begriffe durcheinander. Produkte werden als „klimaneutral“ oder „treibhausgasneutral“ bezeichnet. „CCS“ wird mit „negativen Emissionen“ gleichgesetzt. Doch was bedeuten diese Begriffe eigentlich und wie lassen sie sich in wirksamen Klimaschutz einordnen? Unser Erklärfilm und dieser Artikel sollen helfen, den Durchblick zu behalten.</p><p> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=DXoLTznetOc"><i></i> UBA-Erklärfilm "Klimaschutzbegriffe" bei Youtube</a> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/421/dokumente/uba_langversion_h264_v2.mp4">UBA-Erklärfilm "Klimaschutzbegriffe"</a> </p><p>Meere sind wichtig für uns Menschen. Viele Belastungen der Meeresumwelt haben ihren Ursprung bereits an Land. Welche Belastungen sind das? Ein neues Erklär-Video des UBA zeigt am Beispiel der Elbe, dass Meeresschutz uns alle angeht.</p><p> <a href="https://www.youtube.com/watch?v=zcRLSghackk"><i></i> UBA-Erklärfilm "Meeresschutz" bei Youtube</a> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/421/dokumente/uba-erklaerfilm_meeresschutz.mp4">UBA-Erklärfilm "Meeresschutz"</a> </p>

Dreidimensionale globale Modellrechnung der troposphaerischen Luftchemie

Unter Verwendung monatlich gemittelter Wind- und Temperaturfelder wird die troposphaerische Hintergrund-Chemie in ihren wesentlichen Reaktionswegen simuliert. Die allgemeine Windzirkulation mischt stratosphaerisches Ozon in die Troposphaere ein. In der unbelasteten Troposphaere wird dieses Ozon grundsaetzlich photochemisch abgebaut. Das Vorhandensein von Stickoxyden kann aber auf katalytischem Wege im Zuge der Methanoxidation auch zur Produktion von troposphaerischem Ozon fuehren. Das Modell ist in der Lage diese Vorgaenge auf einem 10 Grad mal 10 Grad mal 100 hPa Gitter in 2h-Schritten ueber mehrere Jahre zu simulieren. An der Erweiterung der Modellchemie (auch Wolkenchemie) wird gearbeitet.

Klimaschutz

Mit dem Projekt 'Klimaschutz' wird die Arbeit von Prof. Dr. Peter Hennicke als Sachverstaendigen in der Enquete-Kommission 'Vorsorge zum Schutz der Erdatmosphaere' wissenschaftlich unterstuetzt. Die Unterstuetzung erfolgt prinzipiell auf den zwei Gebieten 'Energie' (Kohlendioxid) und 'Chemie' (v.a. Ozonabbau/FCKW), jeweils durch Beratung, Teilnahme und Vorbereitung von Anhoerungen und durch Erstellung von Positionspapieren bzw. Klein-Gutachten. Diese werden erst im Laufe des Projektes genauer bestimmt.

Bestimmung von sehr geringen Konzentrationen an HCl in Troposphaere und Stratosphaere

Aus Untersuchungen einer amerikanischen Arbeitsgruppe geht hervor, dass Fluorchlorkohlenwasserstoffe die die Erde umgebende Ozonschicht abbauen. Ueber das Mass dieses Abbaus lassen sich keine exakten Angaben machen, da zu viele Konzentrationen beteiligter Reaktanden und Gleichgewichts bzw. Geschwindigkeitskonstanten nur ungenuegend bekannt sind. Eine sehr grosse Bedeutung kommt bei den Berechnungen der HCl-Konzentration in der Troposphaere und Stratospaere zu. Das analytische Problem HCl-Konzentrationen, die kleiner als 0,01 ppbv sind, in der Troposphaere zu bestimmen, laesst sich nur durch neue Methoden loesen. Zur Zeit sind wir deshalb mit der Ausarbeitung von zwei Methoden beschaeftigt. Bei der ersten Methode wird zunaechst traegerfreies CrO3 durch Kernreaktionen hergestellt. Anschliessend erfolgt mit dem zu bestimmenden HCl eine Umsetzung und das gebildete CrO2Cl2 wird verfluechtigt und durch Bestimmung der Aktivitaet eine HCl-Bestimmung durchgefuehrt. Bei dem zweiten Verfahren wird die Selektivitaet eines EC-Detektors fuer bestimmte Substanzen ausgenutzt. HCl wird entweder mit halogenierten Epoxiden umgesetzt oder perfluorierte organische Verbindungen werden gespalten. Die entstehenden Verbindungen werden gaschromatographisch abgetrennt und mit hoher Nachweisempfindlichkeit mit einem EC-Detektor nachgewiesen.

Globaler Ozonhaushalt

Die globale Ozonschicht ist von zentraler Bedeutung fuer alle Lebensvorgaenge auf der Erde, da sie die lebensfeindliche Ultraviolettstrahlung der Sonne abschirmt (Sonnenbrand). In neuester Zeit kann eine Gefaehrdung dieser irdischen Ozonschicht eintreten durch den Ueberschallverkehr in der Stratosphaere und anthropogene Spurenstoffe. Es wird die Dicke der Ozonschicht gemessen und die vertikale Verteilung der Ozonschicht, diese Messparameter werden zusammen mit den Daten des Ozons und Stratosphaeretemperaturen der US-Satelliten Nimbus analysiert. Die Rolle des Ozons bei den Aenderungen des globalen Strahlungsenergiehaushaltes wird untersucht. Dies ist fuer Klimastudien von Bedeutung.

Eine neue Bedrohung der stratosphärischen Ozonschicht durch anthropogene kurzlebige Halogenverbindungen

Die stratosphärische Ozonschicht bietet der Erde einen wirkungsvollen Schutzschild gegen den ultravioletten, schädigenden Anteil der solaren Strahlung. Der anthropogene Ozonabbau, verursacht durch Emissionen von langlebigen Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKWs), war eines der größten Umweltprobleme der letzten Jahrzehnte. Emissionen von FCKWs wurden infolge des Montrealer Abkommens von 1987 stark reduziert und eine langsame Erholung der Ozonschicht wird im Laufe der nächsten Jahrzehnte erwartet. Im Gegensatz dazu werden die Emissionen von sehr kurzlebigen Halogenverbindungen (Very Short-Lived Halocarbons, VSLH), welche auch stratosphärisches Ozon zerstören, aufgrund von neuen Technologien ansteigen. Chemische Oxidationsprozesse in der marinen Umwelt, insbesondere die neuartigen Behandlungsverfahren von Ballastwasser, und anwachsende tropische Makroalgenkulturen beeinflussen biogeochemische Kreisläufe und können zu einem starken Anstieg der VSLH Produktion und Emission führen. Zusätzlich zu ihrem schädlichen Effekt auf die Ozonschicht, beeinflussen VSLH den atmosphärischen Strahlungsantrieb und das Vermögen der Atmosphäre viele natürliche und anthropogene Spurenstoffe zu entfernen (atmosphärische Oxidationspotential). Momentan ist nur sehr wenig über die zukünftig zu erwartenden anthropogenen VSLH Emissionen aus dem Ozean sowie ihre bedrohliche Wirkung auf die atmosphärische Chemie bekannt und fundierte wissenschaftliche Untersuchungen sind dringend erforderlich. Das Ziel dieses Antrages ist es, momentane und zukünftige Emissionen anthropogener VSLH und ihren Einfluss auf atmosphärische Zusammensetzung und Chemie zu quantifizieren. Ein besonderer Fokus liegt auf der Untersuchung einer möglichen neuen Bedrohung der stratosphärischen Ozonschicht. In einem ersten Schritt werden globale Karten der ozeanischen Emissionen von anthropogenen VSLH erstellt. Im zweiten Schritt wird, basierend auf atmosphärischer Chemie-Transport Modellierung, die Entwicklung der anthropogenen VSLH in der Atmosphäre quantifiziert. Zu diesem Zweck werden Küsten-auflösende Modellsysteme entwickelt, welche später dazu beitragen Parametrisierungen anthropogener VSLH Prozesse für globale Klima-Chemie Modelle zu erstellen. In einem dritten Schritt wird der globale Einfluss der anthropogenen VSLH auf Ozonabbau, Strahlungsantrieb und atmosphärisches Oxidationspotential bestimmt und mögliche Rückkopplungsmechanismen werden identifiziert. Der interdisziplinäre Forschungsplan umfasst die Synthese existierender Daten, Messungen, sowie Ozean-Zirkulation-, Biogeochemie- und atmosphärische Klima-Chemie Modellierung. Das Forschungsvorhaben wird die Frage beantworten, ob anthropogene Aktivitäten in der marinen Umwelt eine Bedrohung für die stratosphärische Ozonschicht darstellen. Solch eine Risikoabschätzung ist von großer gesellschaftlicher Bedeutung und liefert entscheidende Information für politische Entscheidungsträger bezüglich der Planung zukünftiger menschlicher Aktivitäten.

Tripelelement-Stabilisotopensignaturen zur Untersuchung des atmosphärischen Chlormethanbudgets

Die stratosphärische Ozonschicht absorbiert die UV-C und UV-B Sonnenstrahlung und schützt damit Pflanzen, Tiere und Menschen vor Strahlenschäden. Durch anthropogen emittierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs) wird die Ozonschicht abgebaut. Da FCKWs seit dem Montrealer Protokoll stark zurückgegangen sind, werden halogenierte Verbindungen wie Chlormethan (CH3Cl), die aus natürlichen Quellen freigesetzt werden, für den Abbau der Ozonschicht in der Stratosphäre zunehmend relevant. CH3Cl ist das am häufigsten vorkommende chlorhaltige Spurengas in der Erdatmosphäre, das für etwa 17% der durch Chlor katalysierten Ozonzerstörung in der Stratosphäre verantwortlich ist. Daher wird CH3Cl vornehmlich die zukünftigen Gehalte an stratosphärischem Chlor bestimmen. Die aktuellen Schätzungen des globalen CH3Cl-Budgets und die Verteilung der Quellen und Senken sind sehr unsicher. Ein besseres Verständnis des atmosphärischen CH3Cl-Budgets ist daher das Hauptziel dieses Projektes.Die Analyse stabiler Isotopenverhältnisse von Wasserstoff (H), Kohlenstoff (C) und Chlor (Cl) hat sich zu einem wichtigen Werkzeug zur Untersuchung des atmosphärischen CH3Cl-Budgets entwickelt. Das zugrundeliegende Konzept besteht darin, dass das atmosphärische Isotopenverhältnis einer Verbindung wie CH3Cl gleich der Summe der Isotopenflüsse aus allen Quellen angesehen werden kann, korrigiert um den gewichteten durchschnittlichen kinetischen Isotopeneffekt aller Abbauprozesse. Dadurch ist es möglich, die Bedeutung wichtiger Quellen und Senken mit bekannten Isotopensignaturen zu entschlüsseln. Eine Grundvoraussetzung für detaillierte Hochrechnungen des globalen Budgets ist die Bestimmung der durchschnittlichen Isotopenverhältnisse von H, C und Cl des troposphärischen CH3Cl. Aufgrund der relativ geringen Konzentration von atmosphärischem CH3Cl von ~550 ppbv stellt dies eine große messtechnische Herausforderung dar. Daher liegt der Schwerpunkt dieses Antrags auf der erfolgreichen Entwicklung von Dreifachelement-Isotopenmethoden zur genauen Messung von atmosphärischem CH3Cl.Im ersten Schritt wird ein Probenahmesystem für große Luftmengen konstruiert und für die Messungen der stabilen Isotopenverhältnisse von CH3Cl optimiert. Das Probenahmegerät wird zunächst im Labor getestet und dann zum Sammeln von Luftproben an drei verschiedenen Orten eingesetzt: an der Universität Heidelberg, am Hohenpeißenberg und im Schneefernerhaus. Die Probenahmen werden über einen Zeitraum von einem Jahr durchgeführt, um möglichst auch saisonale Schwankungen zu erfassen. Die Isotopenverhältnisse der Proben werden mit modernsten massenspektrometrischen Methoden im Labor gemessen. Die Ergebnisse aller Standorte und Zeitpunkte werden in der Gesamtheit evaluiert, um die durchschnittlichen stabilen H-, C und Cl-Isotopenwerte einschließlich ihrer saisonalen Schwankungen darzustellen. Abschließend werden die Daten hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit für komplexe numerische Modelle kritisch diskutiert.

Quantifizierung des Einflusses der stratosphärischen Zirkulation auf die Abschätzung troposphärischer Emissionen

Neue Studien zeigen, dass die Emissionen eines der wichtigsten Fluochlorkohlenwasserstoffe (FCKWs), des CFC--11, seit 2012 wieder ansteigen, was eine ernste Bedrohung für die Ozonschicht bedeutet. Allerdings sind die Abschätzungen der FCKW Emissionen mit großen Unsicherheiten behaftet. Die größte Unsicherheit stammt von Änderungen der stratosphärischen Zirkulation und deren Darstellung in derzeitigen atmosphärischen Modellen und Reanalysen. Die Methodiken, um diese Zirkulationsänderungen in Modellen besser einzuschränken, sind unzureichend.Ziel des Projekts ist es den Einfluß von Jahr-zu-Jahr Variabilität und dekadischen Änderungen im stratosphärischen Transport auf troposphärische Änderungen langlebiger Spurenstoffe, mit Fokus auf FCKWs, besser zu verstehen. Dazu werden neue Methodiken entwickelt und verbessert, um das stratosphärische Altersspektrum abzuleiten, die Verteilung der Transportzeit durch die Stratosphäre. In einem ersten Schritt wird die Methoden-Evaluierung im Modell durchgeführt. Drei verschiedene Methodiken zur Berechnung des Altersspektrums aus Mischungsverhältnissen chemischer Spezies werden verglichen. Diese Methodiken basieren auf (i) einer inversen Gauss-Funktions Parametrisierung, (ii) einer verbesserten Parametrisierung, und (iii) einer direkten Inversions-Methode. Für einen "proof of concept" werden die Resultate aller drei Methoden mit Altersspektren aus dem Lagrangeschen Atmosphären-Modell CLaMS verglichen, die im Modell exakt mit einer Pultracer-Methode berechnet werden. Im zweiten Schritt werden die Methodiken angewendet auf hochaufgelöste in-situ Spurengas-Messdaten aus Luftproben von Flugzeug-Messungen und von neuesten AirCore Messungen. Die Kombination von neuartigen Simulations- und Berechnungs-Methoden mit neuesten Messdaten zur Bestimmung des stratosphärischen Altersspektrums wird zu bisher nicht dagewesenen Einschränkungen des stratosphärischen Transports in Modellen führen. Durch Vergleich der Modell-Altersspektren aus Simulationen die mit verschiedenen meteorologischen Reanalysen angetrieben wurden, einschließlich der neuesten ERA5 Reanalyse und älterer Produkte (ERA-Interim, MERRA-2, JRA-55), soll die Robustheit der Modell-Darstellung stratosphärischer Transportänderungen abgeschätzt werden. Schließlich werden die Variabilitäten im stratosphärischen Transport untersucht und quantifiziert, sowie die Effekte dieser Variabilität auf die Spurengaszusammensetzung der unteren Stratosphäre und auf troposphärische Trends. Die aus dem Projekt resultierenden verbesserten Methodiken zur Abschätzung troposphärischer Spurenstoff-Budgets sollen der wissenschaftlichen Community zugänglich gemacht werden, und werden einen wichtigen Schritt darstellen hin zu einer verbesserten Berechnung von Emissionen langlebiger ozonzerstörender Substanzen und Treibhausgase.

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