Halogen Activation in the Polar Troposphere

• Main Author: Sihler, Holger
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: 2012
• Subjects: 530; 530 Physics; Antarktis*; Arktis*; Barrow; Alaska
• Online Access: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/13663/; https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/13663/1/SihlerDiss2012_original.pdf; https://doi.org/10.11588/heidok.00013663; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:16-opus-136630

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Phänomen der Halogenaktivierung und der damit einhergehenden Zerstörung von bodennahem Ozon in der polaren Troposphäre. Mit aufsteigender Sonne im Frühjahr werden reaktive Halogenverbindungen aus Seesalz freigesetzt und tragen zu der katalytischen Zerstörung von Ozon mit weitreichenden Konsequenzen für die Chemie der arktischen und antarktischen Atmosphäre bei. Unter anderem entstehen dabei Brom-Monoxid (BrO) Radikale, welche mittels differentieller optischer Absorptionsspektroskopie (DOAS) nachgewiesen werden können. In Rahmen dieser Doktorarbeit werden LP-DOAS und MAX-DOAS Messungen, welche in Barrow, Alaska durchgeführt wurden, und Satellitendaten von GOME-2 verglichen und zu einer dreidimensionalen Beschreibung der BrO Verteilung kombiniert. Eine wesentliche Verbesserung der Korrelation zwischen Boden- und Satellitenmessungen wurde durch die Entwicklung eines neuen Algorithmus zum Nachweis von troposphärischem BrO in Satellitenmessungen, der den störenden Einfluss stratosphärischer Inhomogenitäten im Vergleich zu früheren Methoden wesentlich verringert, erreicht. Die nun verfügbaren, korrigierten Satellitenmessungen der Jahre 2007 bis 2010 bilden die Grundlage für weitere systematische Untersuchungen der BrO Verteilung in der arktischen Troposphäre, die sich auf die von Meereis und Schnee bedeckten Flächen konzentriert. Neben primären Freisetzungsmechanismen aus dem Meereis, die zu Beginn des Frühjahres bei tiefen Temperaturen offenbar effizienter sind, spielen auch meteorologische Mischungsprozesse eine wesentliche Rolle. Die zeitlichen und räumlichen Muster der BrO Verteilung lassen sich so mit der Chemie im Übergangsbereich zwischen halogenreicher, ozonarmer und ozonreicher Luft erklären, wie sie zum Beispiel entlang von Fronten auftreten kann. Darüber hinaus folgt daraus, dass die Ozonkonzentration im Frühjahr über weiten Teilen der arktischen Meereisoberfäche wesentlich geringer sein muss als in der freien Troposphäre.