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Das Hauptarbeitsgebiet der ASUR Gruppe ist die Chemie und Dynamik der Stratosphäre. Insbesondere physikalische und chemische Prozesse, die zu stratosphärischer Ozonzerstörung führen, werden erforscht.
Ozon ist ein Spurengas in der Atmosphäre, das sich hauptsächlich in einem Höhenbereich zwischen 10 und 50 km, der Stratosphäre, befindet. Ozon absorbiert ultraviolette Strahlung der Sonne, wodurch die Stratosphäre erwärmt und die Erdoberfläche vor dieser schädlichen Strahlung geschützt wird.
Seit der Entdeckung des Ozonlochs über der Antarktis im Jahre 1985 und des wiederkehrenden Ozonverlustes in der arktischen Region benötigt die Atmosphärenchemie präzise und zuverlässige Daten über die räumliche und zeitliche Variation von Molekülen, die für die stratosphärische Ozonzerstörung wichtig sind. Ein Hauptverursacher dieser Ozonzerstörung sind Chlorverbindungen anthropogener Herkunft. Das Fehlen von Sonnenlicht im polaren Winter führt zur Formierung eines Tiefdruckgebietes in der Stratosphäre, dem polaren Vortex, welcher polare Luftmassen von Luftmassen mittlerer Breiten isoliert und in dem sehr niedrige Temperaturen auftreten können. Diese niedrigen Temperaturen wiederum führen zur Bildung polarer stratosphärischer Wolken (PSCs) in Höhen zwischen etwa 15 und 30 km, die hauptsächlich aus Salpetersäure (HNO3) und Wasser bestehen. Die Oberfläche dieser Wolkenteilchen ermöglichen schnelle Reaktionen, die Chlor freisetzen, welches wiederum katalytisch Ozon zerstört, nachdem im polaren Frühling die Sonne wieder aufgegangen ist. Klicken Sie hier für ein elektronisches Lehrbuch über stratosphärisches Ozon in englischer Sprache (zur Verfügung gestellt vom NASA Goddard Space Flight Center, Atmospheric Chemistry and Dynamics Branch).
Das Radiometer ASUR ermöglicht es, Vertikalprofile von vielen Spurengasen in einem Höhenbereich von etwa 15 - 50 km mit guter horizontaler Auflösung zu messen. Durch das Messen von Ozonmischungsverhältnissen kann der Ozonverlust in der Stratosphäre quantifiziert werden. Messungen der Variation von N2O, das eine sehr stabile Verbindung in der unteren Stratosphäre ist, erlauben die Bestimmung von dynamischen Veränderungen in der Atmosphäre. Dies ermöglicht wiederum die Tennung von dynamischen und chemischen Effekten, so dass der chemische Ozonverlust berechnet werden kann.
Durch Detektierung der Chlorverbindungen ClO und HCl kann ASUR die räumliche Verteilung der Chloraktivierung und ihre zeitliche Entwicklung beobachten. Diese Daten erlauben die Verfeinerung unseres Verständnisses von Chloraktivierung und katalytischer Ozonzerstörung und ermöglichen chemische Prozessstudien, z. B. bei Vorhandensein von PSCs oder in der Nähe des Randes des polaren Vortex.
Die horizontal hochaufgelösten Messungen von gasphasen-HNO3 erlauben es, die Bildung, Entwicklung und Zusammensetzung von polaren Statosphärenwolken zu studieren [von König et al., 2002]. Diese Messungen sind besonders aussagekräftig, wenn Messungen der Aerosolverteilung vorhanden sind, z. B. durch ein Lidar. Die Beobachtung von HNO3 über den Winter erlaubt es, das Entfernen von HNO3 aus der Stratosphäre durch sedimentierende PSC-Teilchen, die sogenannte Denitrifizierung, zu detektieren und zu quantifizieren [Kleinböhl et al., 2002].
Seit dem Winter 1999/2000 sind nahezu jedes Jahr Messungen durchgeführt worden, um Informationen über mögliche Trends von Spurengasen in der Stratosphäre zu erhalten. Wir haben an allen großen europäischen Stratosphärenmesskampagnen (EASOE (European Arctic Stratospheric Ozone Experiment), SESAME (Second European Stratospheric Arctic and Midlatitude Experiment), THESEO/THESEO-2000 (Third European Stratospheric Experiment on Ozone)), sowie an der SOLVE-Kampagne (SAGE III Ozone Loss and Validation Experiment) unter amerikanischer Führung im Winter 1999/2000 teilgenommen. Im Winter 2002/2003 wird ASUR an der EUPLEX-Kampagne (European Polar Stratospheric Cloud and Lee wave Experiment) teilnehmen. Unsere Daten werden auch zur Validation von komplexen 3D-Chemie-Transport-Modellen wie SLIMCAT der Universität Leeds (GB) und REPROBUS des CNRS (Frankreich) benutzt.
Weiterhin flog ASUR mehrere Kampagnen zur Validation von Sensoren auf den Satelliten UARS, ERS-2 und ADEOS. ASUR wird auch an der flugzeuggestützten Validationskamagne für die Sensoren SCIAMACHY und MIPAS an Bord des europäischen Umweltsatelliten ENVISAT teilnehmen, der kürzlich gestartet wurde.
Vor kurzem wurde durch Implementierung eines zusätzlichen hochauflösenden Spektrometers in das ASUR Radiometer der Höhenbereich für Profilinformation auf 65-70 km erweitert. Mit dieser Modifizierung wird es möglich sein, detaillierte Informationen über Dynamik und chemische Zusammensetzung der Mesosphäre zu erhalten. Mit diesen neuen Möglichkeiten soll ASUR bei der LEONID Multi-instrument Aircraft Campaign im November 2002 eingesetzt werden. Klicken Sie hier für einen Hintergrundartikel in englischer Sprache über die Forschungsgebiete von Leonid MAC (zur Verfügung gestellt von der Astronomical Society of the Pacific). Das Ziel der Teilnahme von ASUR bei dieser Kampagne ist das Studium des Einflusses des Leoniden-Meteorsturms auf die obere Atmosphäre und die Suche nach - möglicherweise organischen - Ablationsprodukten der Meteore in der Mesosphäre. Daher wird dies die erste Kampagne von ASUR sein, die einen Bezug zu Fragestellungen der Astrobiologie hat.
Referenzen:
Author: 13/05/2002
Armin Kleinböhl
Designer: 08/04/2002
Tianxun Ba
Last update: 01/10/2002 by
Armin Kleinböhl