BayFORKLIM

BAYERISCHER KLIMAFORSCHUNGSVERBUND

G2 (Verbundprojekt; G2.1: TU München; G2.2: IFU Garmisch-Partenkirchen) Photochemische und optische Eigenschaften von Inversionsschichten

Arbeitsfeld:

Mit der Grünten-Seilbahn wurden bei stabiler Schichtung Aerosole optisch und chemisch charakterisiert sowie UV-Strahlung und O3-Konzentrationen gemessen. Die Profile ergeben einen signifikanten Zusammenhang zwischen Aerosol und O3, allerdings nicht eindeutig, da je nach Zusammensetzung des Aerosols und damit der mit ihm emittierten Substanzen oder deren Reaktionsprodukten sowohl eine O3-Reduktion als auch ein Anstieg auftritt. Im allgemeinen sind besonders kleine, d. h. junge Aerosole wegen der meist gleichzeitigen Ernission von Stickoxiden mit sehr niedrigen O3-Konzentrationen verbunden. Das dürfte weniger am O3-Abbau an Aerosoloberflächen liegen als an der Titration von O3 mit NO, durch die NO2 gebildet wird. Mittlere und große Partikel sind häufig auch mit erhöhten O3-Konzentrationen verbunden. Dann handelt es sich um gealtertes Aerosol bzw. gealterte Luftmassen, in der O3-Verluste durch nachfolgenden O3-Aufbau aus Reaktionen mit Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen bereits wieder kompensiert sind. Die hohen Konzentrationen im Gipfelbereich, die trotz frischer Emissionen beobachtet wurden, sind vermutlich darauf zurückzuführen, daß die relativ geringe chemische Verlustrate von einer effektiven O3-Produktion bei niedrigen Stickoxidkonzentrationen verdeckt wird. Die vorgefundenen Aerosolkonzentrationen sind so niedrig, daß ein signifikanter O3-Verlust zum Aerosol weitgehend ausgeschlossen werden kann. Erstaunlich hoch, durchaus mit Werten am Stadtrand von München vergleichbar, sind dabei die Rußkonzentrationen.

Die Wirkung der Aerosole auf die UV-Strahlung ist weniger gut abzuleiten, da Strahlungsmessungen außer nachmittags stark von Beschattung der Seilbahntrasse beeinflußt sind; dann ist aber meist die Grenzschicht komplett bis in Gipfelhöhe durchmischt, so daß kaum noch Variationen in der Aerosolkonzentration sichtbar sind. Ein Einfluß von Aerosolen, zu denen ja auch die Wolkentröpfchen gehören, ist deshalb nur bei sehr großen Änderungen der optischen Dichte, z. B. an Wolkenobergrenzen, eindeutig zu sehen. Bezüglich O3 ergab sich keine direkten Änderungen in der Umgebung von Inversionsschichten durch die Aerosole. Erhöhte Strahlungsflüsse und - nach ausreichender Reaktionszeit - höhere O3-Konzentrationen wären z. B. dann zu erwarten, wenn Aerosolschichten optisch so dicht sind, daß sie signifikant zur Umsetzung von direkter zu diffuser Strahlung beitragen. Eine solche Erhöhung der Strahlungsflüsse müßte auch längere Zeit anhalten, um meßbare Effekte auf die O3-Konzentration zu haben. Inversionsschichten trennen aber effektiv relativ homogene Luftmassen mit unterschiedlicher Charakteristik und chemischer Zusammensetzung, die anhand der Aerosolmessungen in ähnlicher Weise wie über die Messung von Kohlenwasserstoffen und dem daraus abgeleiteten Verhältnis von kurz- zu langlebigen Substanzen charakterisiert werden können. Die Aerosolmessungen können damit auch für die Bestimmung des chemischen Luftmassenalters herangezogen werden. Die Aerosole verändern an stratiformen Schichten in signifikanter Weise ihre Größenverteilung und auch ihre hygroskopischen Eigenschaften. Dabei kann nicht immer davon ausgegangen werden, daß in den untersten Schichten junge kleine Partikel und in den oberen Lagen gealtertes Aerosol zu finden ist. Die Schichtung hängt vielmehr von der Vorgeschichte (z.B. Temperatur und Feuchte, Emissionen innerhalb der letzten Tage) der Luftmasse und von ihrer Dichte ab, die die Schichtung bestimmt.

Forschungsbedarf:
bereits abgeschlossen

Gefördert durch:
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