Polare Stratosphärenwolken : In-situ Untersuchungen mit einem Aerosolmassenspektrometer

• Main Author: Weisser, Christoph
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: German
• Published: 2003
• Subjects: 530; 530 Physics; Arktis*
• Online Access: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/3479/; https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/3479/1/dissCW2003.pdf; https://doi.org/10.11588/heidok.00003479; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:16-opus-34794

Flüssige und feste Partikel in polaren Stratosphärenwolken spielen eine zentrale Rolle bei der Zerstörung der Ozonschicht. Heterogene Reaktionen auf diesen Partikeln wandeln Halogene aus vornehmlich anthropogenem Ursprung von relativ inerten Reservoirverbindungen in eine aktive Form um, die Ozon effizient zerstört. Das Wissen über diese Partikel hat sich während der letzten Jahre deutlich verbessert, es existieren aber immer noch Defizite, speziell bezüglich der Nukleation fester Salpetersäurehydatpartikel. Im frühen Dezember 2001 wurden ballongetragene in-situ Messungen der Aerosolzusammensetzung, -größe, -anzahl, -phase und ihrer Rückstreuung in einer arktischen Stratosphärenwolke durchgeführt, die sich in einer Leewellensituation entwickelt hatte. Die Partikelzusammensetzung wurde mit einem verbesserten Aerosolmassenspektrometer gemessen. Das Prinzip des Aerosolmassenspektrometers beruht auf der Trennung von Aerosolen und der umgebenden Gasphase durch die Kombination einer aerodynamischen Linse und eines differentiell gepumpten Vakuumsystems. Die Zusammensetzung der Partikel wird dann mit einem magnetischen Massenspektrometer bestimmt. Die weitere Instrumentierung bestand aus vier optischen Teilchenzählern, einer Laser- und einer Weißlicht-Backscattersonde. Die Atmosphäre wurde durch akkurate Druck-, Temperatur- und Wasserdampfmessung charakterisiert. Die Messungen stellen umfassende Beobachtungen aller Phasen dar, in denen polare Stratosphärenwolken existieren; dies sind flüssige ternäre Lösungströpfchen, Salpetersäuretrihydrat- und Eispartikel. Hierbei kontrolliert die atmosphärische Temperatur entscheidend, welcher Partikeltyp sich bildet. An der Wolkenoberkante wurde eine dünne Schicht fester Partikel mit einer engen Größenverteilung um 2.0 mum bei Konzentrationen von 0.001 cm^-3 beobachtet, die salpetersäurereich zu sein scheinen. Diese Partikel könnten Auswirkungen auf die Bildung von Teilchen haben, die groß genug werden, um reaktive Stickstoffverbindungen aus der polaren Stratosphäre zu entfernen.