Modellierung des troposphärischen Ozonabbaus im arktischen Frühling
Ozon ist als starkes Oxidationsmittel ein wichtiges Spurengas in der Atmosphäre. In der arktischen Troposphäre liegt die Hintergrundkonzentration von Ozon bei etwa 30-50 nmol/mol. Das Ozon wird hauptsächlich durch photochemische Reaktionen von Stickoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen gebi...
| Main Author: | |
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| Format: | Doctoral or Postdoctoral Thesis |
| Language: | German |
| Published: |
2021
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| Subjects: | |
| Online Access: | https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/29447/ https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/29447/1/herrmann_dissertation.pdf https://doi.org/10.11588/heidok.00029447 https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:16-heidok-294471 |
| Summary: | Ozon ist als starkes Oxidationsmittel ein wichtiges Spurengas in der Atmosphäre. In der arktischen Troposphäre liegt die Hintergrundkonzentration von Ozon bei etwa 30-50 nmol/mol. Das Ozon wird hauptsächlich durch photochemische Reaktionen von Stickoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen gebildet oder aus niedrigeren Breiten in die Arktis transportiert. Im polaren Frühling werden regelmäßig troposphärische Ozonzerstörungsereignisse (Ozone Depletion Event, kurz ODE) beobachtet. Während eines ODE reduziert sich das Mischungsverhältnis von Ozon in der planetaren Grenzschicht innerhalb von Stunden bis Tagen von der Hintergrundkonzentration auf Werte von nahezu Null. Gleichzeitig werden ansteigende Konzentrationen von gasförmigen Halogenen, insbesondere Brom, beobachtet, welches aus Meersalz im Aerosol, Schnee oder Eis freigesetzt wird. Ein möglicher Emissionsmechanismus ist die autokatalytische "Bromexplosion". Da im Rahmen eines ODE das Oxidationspotential der Atmosphäre und die chemischen Prozesse von Ozon, organischen Gasen und Quecksilber stark verändert werden, besteht Interesse an der Untersuchung von ODEs. Mit dem eindimensionalen, chemischen Transportmodell KINAL-T wird das Auftreten von oszillierenden ODEs untersucht. Nach dem Abbruch eines ODE ist das Mischungsverhältnis von Ozon auf nahezu Null gesunken, was zu einer Umwandlung von reaktivem Brom zu chemisch trägem Bromid führt. Ozon kann sich dann photochemisch oder durch Transportprozesse erneuern, was zu einer weiteren Bromexplosion und ODE führen kann. Um dies zu modellieren und in einer umfassenden Parameterstudie zu untersuchen, wird das Computermodell optimiert und unter anderem um komplexe Aerosolchemie erweitert. Es werden Oszillationsperioden von mindestens fünf Tagen für photochemisch erneuertes Ozon und von mindestens 30 Tagen für Ozonerneuerung durch vertikalen Transport aus der freien Troposphäre gefunden. Eine wichtige Voraussetzung für oszillierende ODEs ist nach den Ergebnissen dieser Arbeit eine ausreichend starke ... |
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