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Umweltphysik Dienstag
UP 16 Datenauswertung und Modellierung (Atmosphäre) II
Zeit: Dienstag 16:30–17:15 Raum: HS 16
UP 16.1 Di 16:30 HS 16
Characterization of Pollution Outflow fromIndia and Arabia:
Biomass Burning and Fossil Fuel Combustion — •Armin
Wisthaler 1 , Armin Hansel 1 , Jeffrey W. Stehr 2 , Russell R.
Dickerson 2 , Sergio A. Guazzotti 3 , Keith Coffee 3 ,andKimberly
A. Prather 3 — 1 Institut für Ionenphysik, Universität Innsbruck
— 2 Department of Meteorology, University of Maryland — 3 Department
of Chemistry, University of California-Riverside, now San Diego
One objective of the Indian Ocean Experiment (INDOEX 1999) was
to characterize the chemical composition of pollution outflow from South
Asia. Real-time single particle analysis (ATOFMS, Univ. of California-
Riverside), CO analysis (Nondispersive Infrared Gas Filter Correlation
Photometer, Univ. of Maryland) and fast-response VOC measurements
(PTR-MS, Univ. of Innsbruck) measurements were performed onboard
the NOAA R/V Ronald H. Brown. Gas phase and aerosol chemical composition
of encountered air parcels changed according to their geographic
origin traced by backtrajectory analysis (continental air from Arabia and
India; maritime air). The relative strength of combustion related pollution
sources (biomass burning (BB) vs. fossil fuel (FF) combustion) was
determined from the relative abundance of different tracers: acetonitrile
(BB), CO (BB and FF), submicron particles containing carbon but
no potassium (FF), submicron particles containing carbon and potassium
(BB and coal combustion), submicron particles containing carbon,
potassium and lithium (coal combustion). Arabian air clearly reflected
the signature of fossil fuel combustion, air from the Indian subcontinent
was strongly influenced by biomass burning.
UP 16.2 Di 16:45 HS 16
Ordinary differential equation solver and long time behavior
of realistic pollutants in the troposphere — •H. Lustfeld 1
and D. Poppe 2 — 1 Forschungszentrum Jülich, IFF, 52425 Jülich —
2 Forschungszentrum Jülich, ICG II, 52425 Jülich
An enormous amount of CPU time for solving stiff differential
UP 17 Instrumentelles
equations is required to get insight into the long time properties of
pollutants in the troposphere. Various integration schemes have been
applied in the past. The best known are variants of Gear’s[1] method
whereas extrapolation schemes[2] are rarely used. We show that in
many cases extrapolation schemes are simpler and faster. Using them
we present long time behavior of pollutant concentrations over a wide
range of parameters.
[1] C.W. Gear, Numerical initial value Problems..., Eglewood
Cliffs, NJ, Prentice Hall 1971
[2] P. Deuflhard, F.A. Bornemann, Numerische Mathematik II, de
Gruyter, Berlin 1994
UP 16.3Di 17:00 HS 16
Trennung von Klimatrend und harmonischen Oszillationen
durch fouriergestuetzte Monte-Carlo-Methode — •Dieter Ihrig
— Fachhochschule Suedwestfalen Iserlohn, Labor fuer Umwelttechnik
Durch eine spezielle Apodization-Funktion ist es moeglich, Fourier-
Analysen auch dann noch durchzufuehren, wenn nur relativ wenige Datenpunkte
vorliegen. (ca. 100 Punkte reichen) Allerdings muss man
eventuell vorhandene Trends ”herauskorrigieren”, da ansonsten das Signal
der Boxfunktion alle anderen Signale ueberdeckt. Die Berechnung
des Trends ist mittels der Methode der gleitenden Mittelwerte moeglich.
An den Raendern der Datenreihe liegen allerdings zunehmend weniger
Datenpunkte vor, was zu einer steigenden Unsicherheit bzw. zu
Artefakten fuehrt. Nutzt man die Methode, um Klimatrends von den
harmonischen Oszillationen zu trennen, so ist dieser Effekt besonders
unangenehm, da die Klimaentwicklung der letzten Jahrzehnte besonders
interessiert. Um dieses Problem zu loesen, wird die Klimatrendfunktion
an den Raendern durch eine Monte-Carlo-Methode optimiert. Das
Ergebnis der Fouriertransformation dient dabei als Optimierungskriterium.
Die Leistungsfaehigkeit wird anhand von simulierten Klimareihen
untersucht. Die Methode wird auf reale Klimareihen angewandt.
Zeit: Dienstag 17:15–18:30 Raum: HS 16
UP 17.1 Di 17:15 HS 16
Kompaktes LIDAR im UV für die Messung von troposphärischemOzon
— •Alexander Meister, Gerhard Ehret,
Andreas Fix und Martin Wirth —DLRInstitutfür Physik der
Atmosphäre, 82234
Für die Bestimmung der zweidimensionalen Ozonkonzentration in der
Troposphäre mit Hilfe eines flugzeuggetragenen LIDAR Systems ist eine
kompakte UV Laserlichtquelle mit hoher Impulsenergie, guter Frequenzstabilität
und geringer Bandbreite notwendig. Dies wird durch einen optisch
parametrischen Oszillator (OPO) mit intracavity Summenfrequenzmischung
(SFM) realisiert, der von den Harmonischen eines Nd:YAG
Lasers gepumpt wird. Speziell für die Messung von Ozon wurde der
OPO für Ausgangswellenlängen von 282 nm bis 300 nm (Idler 1350 nm
-1950 nm) optimiert. Bei einer Repetitionsrate von 10 Hz beträgt die
UV-Ausgangsenergie ca. 12 mJ und die Bandbreite ist kleiner 0.1 nm
(Divergenz ca. 0.7 mrad). Die zur Messung notwendigen Wellenlängen
sind u. a. auch von den Absorptionsspektren interferierender Spurengase
abhängig und wurden im Rahmen einer Simulation ausgewählt. Es ergibt
sich bei einer Standardatmosphäre eine Reichweite des LIDAR-Systems
von ca. 4 km in der unteren Troposphäre. Erste Bodenmessungen zeigen
eine gute Übereinstimmung mit insitu Sensoren. Es ist zunächst geplant,
dieses System auf einer einmotorigen Cessna 208B zu betreiben, um z.B.
Transportvorgänge über den Alpen zu untersuchen. Mit den verfügbaren
Wellenlängen kann dieses System aber auch für andere Spurengase wie
z.B. SO2 eingesetzt werden.
UP 17.2 Di 17:30 HS 16
Vertikalprofile atmosphärischer Partikelparameter aus bodengestützten
6-Wellenlängen-Lidarmessungen — •Dietrich Althausen,
Detlef Müller, Albert Ansmann, Ulla Wandinger
und Kathleen Franke — Institut für Troposphärenforschung, Leipzig,
Deutschland
Die durch menschliche Aktivitäten in die Atmosphäre emittierten Partikel
haben nicht nur regionale Auswirkungen, sondern können über grosse
Entfernungen transportiert werden und beeinflussen damit die regionale
und globale Strahlungsbilanz. Zunehmend wird die Lidartechnik
eingesetzt, um die klimarelevanten Parameter atmosphärischer Partikel
unter Umgebungsbedingungen vertikal aufgelöst und quantitativ zu bestimmen.
Mit dem Sechswellenlängenlidar des Instituts für Troposphärenforschung
können Profile des Rückstreukoeffizienten bei
6 Wellenlängen und des Extinktionskoeffizienten bei 2 Wellenlängen
höhenaufgelöst bestimmt werden. Diese Fülle an optischen Daten,
die gleichzeitig mit einem Lidarsystem innerhalb desselben atmosphärischen
Volumens erfasst werden, ist weltweit einmalig. Aus den
optischen Daten werden mittels Inversion physikalische Parameter der
Partikelgrößenverteilung ermittelt.
Mit diesem Gerät wurde an mehreren internationalen Messkampagnen
wie dem Aerosol Characterization Experiment 2 und dem Indian
Ocean Experiment teilgenommen. Es werden ausgewählte Ergebnisse
präsentiert, die einerseits die Möglichkeiten des Systems und andererseits
die Wichtigkeit einer Charakterisierung von Partikeln in verschiedenen
geographischen Regionen zeigen.
UP 17.3Di 17:45 HS 16
SCIAMACHY auf ENVISAT imOrbit: Vorbereitung der wissenschaftlichen
Mission — •Manfred W. Wuttke, Stefan Noël,
Heinrich Bovensmann und John P. Burrows — Institut für Umweltphysik
und Fernerkundung – Universität Bremen FB1 – Postfach
330440 – D–28334 Bremen
Am 1. 3. 2002 erfolgt der Start des europäischen Umweltsatelliten EN-
VISAT. An Bord befindet sich das Spektrometer SCIAMACHY (Scanning
Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric CHartographY),
mit dem in den nächsten Jahren Verteilung und Konzentration von Spu-