Spurenstoffe in der Atmosphäre

Quellen und Senken von Spurenstoffen



Messflug Falcon
Gas- und partikelförmige Spurenstoffe beeinflussen den Strahlungshaushalt der Erde und damit das Klima. Bei den Spurengasen wird zwischen direkt wirksamen Treibhausgasen, wie Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und Distickstoffoxid (N2O), und indirekt klimawirksamen Spurengasen, wie Kohlenmonoxid (CO) und Stickstoffoxide (NO, NO2), unterschieden. Die Freisetzung von CO, NO und NO2 führt über photochemische Prozesse in der Atmosphäre zur Bildung des sekundären Treibhausgases Ozon (O3), und beeinflusst über komplexe Reaktionsketten den Abbau der direkt emittierten Treibhausgase. Die Hauptquellen für Kohlenmonoxid und Stickstoffoxide gehen auf menschliche Aktivitäten zurück (Verbrennung von fossilen Brennstoffen in den Industriegebieten der Nordhemisphäre und von Biomasse in den Tropen). Auch partikelförmige Emissionen sind überwiegend anthropogen bedingt. Sie verändern den Strahlungshaushalt direkt und durch Veränderung der klimarelevanten Eigenschaften von Wolken.

Besonders empfindlich reagiert der Strahlungshaushalt der Erde auf Spurenstoffveränderungen in der Tropopausenregion in Höhen zwischen etwa 8 und 15 km. Gerade in dieser Höhenschicht ist jedoch der Kenntnisstand zu den Quellen und Senken von klimarelevanten Spurenstoffen noch sehr unzureichend. In verschieden Vorhaben werden dazu Forschungsarbeiten im Institut durchgeführt. In den EU-Projekten EULINOX und TROCCINOX wird die Bildung von Stickoxiden durch elektrisch aktive Gewitter in mittleren Breiten beziehungsweise in den Tropen untersucht. Der Vertikaltransport von Spurenstoffen aus der Grenzschicht in die obere Troposphäre durch hochreichende Konvektion und Fronten wird in den Projekten CONTRACE und VERTIKATOR erforscht. Das Auswaschen von Salpetersäure, der wichtigste Senke für reaktive Stickstoffverbindungen in der Atmosphäre, ist Thema des Verbundprojektes SCAVEX. Das EU-Projekt PARTEMIS untersucht die Freisetzung partikelförmiger Emissionen durch Flugzeugtriebwerke. Der Luftverkehr ist neben den Blitzen der Gewitter die einzige direkte Schadstoffquelle in der Tropopausenregion. 


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