Spurenstoffe in der Atmosphäre

Wasserdampf und Ozon in der Atmosphäre



Simulierte Entwicklung der Ozonschicht für 1960, 1980, 1990, 2015
Die Erkennung, Erklärung und Quantifizierung der Veränderungen Klima relevanter atmosphärischer Spurengase, besonders von Ozon und Wasserdampf, aber auch der UV-Strahlung und des Klimas gehören zu den zentralen Aufgaben der Atmosphärenforschung. Die Konzentration des stratosphärischen Ozons hat in den letzten Jahrzehnten deutlich abgenommen, besonders über der Antarktis im Frühling (Ozonloch). Die weitere Entwicklung der Ozonschicht hängt von der Entwicklung verschiedener meteorologischer und chemischer Größen ab.

Wasserdampf in der Stratosphäre und Troposphäre ist eines wichtigsten atmosphärischen Treibhausgase. Neben seiner Bedeutung für das Klima (z.B. Wolken in der Troposphäre) hat es großen Einfluss auf die Bildung von polaren stratosphärischen Wolken sowie auf die atmosphärische Chemie und damit auf Ozon. Erstmals konnte mit dem gekoppelten Klima-Chemie-Modell ECHAM/CHEM des DLR die vergangene Entwicklung der stratosphärischen Ozonschicht reproduziert werden. In Simulationen wurde eine potentielle Entwicklung der Ozonschicht über der Antarktis bis zum Jahre 2015 prognostiziert (siehe Abbildung). Die Erholung der Ozonschicht wird wesentlich von der Temperatur der Stratosphäre beeinflusst. Im Falle einer Abkühlung (Treibhauseffekt), wie hier für den antarktischen Frühling berechnet, regeneriert sich die Ozonschicht sehr langsam und das Ozonloch würde noch einige Jahre die heutigen Ausmaße haben. Sollte die Stratosphäre jedoch wärmer werden, könnte die Dicke der Ozonschicht innerhalb weniger Jahre wieder auf normale Werte ansteigen.

Unter anderem wird die Validierung von Messungen des Umweltforschungssatelliten ENVISAT vorbereitet. Dazu wurden in-situ Messgeräte entwickelt und in eine Außenlaststation des Stratosphärenforschungsflugzezuges GEOPHYSICA integriert. Die Salpetersäure spielt eine Schlüsselrolle bei der Bildung von PSCs und damit beim polaren Ozonabbau. Es wurde eine UV-Klimatologie über dem Nordmeer erstellt. Für ausgewählte Tage kann hier die UV-Strahlung berechnet werden.


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Globales Klimamodell ECHAM (http://www.dlr.de/pa/desktopdefault.aspx/tabid-8859/15306_read-5749/usetemplate-print/)