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Atmosphärische Spurenstoffe

Abteilungsleiter: Dr. Anke Roiger

Spurengase und Aerosole bestimmen die Physik und Chemie der Atmosphäre über homogene und heterogene chemische Reaktionen, Phasenänderungen und Wechselwirkung mit Strahlung. Die Arbeiten der Abteilung zielen darauf ab, die Verteilung von Spurenstoffen in der Atmosphäre, von der Troposphäre bis zur Mesosphäre, zu bestimmen und die dafür maßgeblichen Prozesse zu verstehen. Dazu gehören die Charakterisierung natürlicher und anthropogener Emissionen ausgewählter Quellen (z.B. Stickoxide aus Blitzen, Emissionen von Jettriebwerken, Methanemissionen von Ölförderanlagen), die Vermessung von deren Transport und Transformation. Die Abteilung  entwickelt in-situ Messmethoden für Spurengase, Ionen sowie Aerosole und setzt diese auf verschieden Plattformen (Forschungsflugzeuge,  Lufthansa-Verkehrsflugzeug, Ballone, Raketen, Drohnen) ein. Zudem werden begleitende Modellsimulationen durchgeführt.

Aktuelle Forschungsschwerpunkte sind:

• Bestimmung von Emissionen der Luftfahrt, insbesondere für alternative Kraftstoffe und fortschrittliche Triebwerkstechnologien  
• Messung der Emissionen sowie deren Ausbreitung und Umwandlung von urbanen Ballungsräumen und Megacities in Europa und Asien
• Untersuchung von Spurenstofftransporten durch hochreichende Konvektion in Europa  und den Tropen, insbesondere im Gebiet des asiatischen Monsuns
• Messung der Aerosolmikrophysik in belasteten und unbelasteten Regionen und Untersuchung von Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen
• Validierung von Satellitendaten und Untersuchungen zum Nachweis von Treibhausgasen mittels Satellitenfernerkundung 
• Durchführung von Modellsimulationen zur Ausbreitung, Mikrophysik und Transformation von Gas- und Partikelemissionen zur Unterstützung der Interpretation von Feldmessungen

Dazu werden z.B. folgende in-situ Messinstrumente eingesetzt

• Massenspektrometer für Spurengase (z.B. SO₂, anorganische und organische Säuren) und mesosphärische Ionen 
• Chemilumineszenz-Detektoren für Stickoxide (NO_x) und reaktiven Stickstoff (NO_y)
• UV- und IR-Absorptionsphotometer für Ozon (O₃) und Kohlendioxid (CO₂)
• Vakuum-UV-Fluoreszenzdetektor für Kohlenmonoxid (CO)
• Quantenkaskadenlaser und Cavity-Ring-Down-Spektrometer für Methan (CH₄) und Kohlendioxid (CO₂)
• Optische Partikelspektrometer und Kondensationskernzähler
• Absorptionsphotometer für Ruß

Die Abteilung beherbergt auch die Nachwuchsgruppe „Treibhausgase“, die sich auf die in-situ Messung und Fernerkundung von CH₄, CO₂ und N₂O fokussiert.  

Zudem hat die Abteilung Koordinations- und Service-Arbeiten übernommen, z.B. die Betreuung der HALO-Datenbank, Leitung der internationalen SPARC/IGAC Aktivität ACAM (Atmospheric Composition and the Asian Monsoon).