Das Forschungszentrum Jülich - d-nb, Archivserver DEPOSIT.D-NB ...

Ein Schwerpunkt von Programmthema 4 ist die stratosphärische Ozonschicht und deren
Wechselwirkung mit Klimaänderungen. In der Tropopausenregion werden die Faktoren mit
der größten Wirkung auf den Strahlungshaushalt der Atmosphäre und somit auf das Klima
untersucht: die Spurengase Wasserdampf und Ozon, sowie Aerosole und Wolken. Die
wissenschaftlichen Fragestellungen werden in 6 Unterthemen bearbeitet: (1) Stratosphären-
Troposphären-Austausch einschließlich Transport aus der Grenzschicht und dessen Einfluss
auf die obere Troposphäre und Stratosphäre, (2) Wasserdampf-Budget in der oberen
Troposphäre und der Stratosphäre, (3) Nukleation, Wachstum und Sedimentation von Zirrus-
und PSC-Partikeln, (4) Stratosphärisches Ozonbudget und dessen Beeinflussung durch den
Klimawandel, (5) Stratosphären-Klima-Wechselwirkungen, atmosphärische Kopplungen und
Trends, (6) Unterstützende Maßnahmen: Verbesserung der Beobachtungsdaten und der
theoretischen Hilfsmittel für Spurengase, Aerosole und Zirruswolken. Für diese Unterthemen
wurden Meilensteine für die Jahre 2006 bis 2008 festgelegt. Das Erreichen dieser
Meilensteine erscheint in allen Fällen ungefährdet. Wichtige wissenschaftliche Ergebnisse auf
diesem Weg wurden in folgenden Bereichen erzielt (1) Luftmassentransport in die unterste
Stratosphäre, (2) Eisübersättigung in der oberen Troposphäre, (3) schnelle Ozonchemie und
Ozonverlust, (4) langfristige Variabilität von H2O und CH4 in der Stratosphäre, (5) konvektive
Anregung von Schwerewellen (Details siehe unten). Ein wichtiger Schritt zur langfristigen
Fortführung von MOZAIC wurde mit der erfolgreichen Antragstellung für ein EU-
Infrastrukturprojekt (IAGOS) geleistet. In Zusammenarbeit mit dem ZAT in Jülich und der
Universität Wuppertal wurde das IR-Spektrometer CRISTA für den Einsatz auf dem
Höhenforschungsflugzeug Geophysica modifiziert. Für Untersuchung von Zirren wurden neue
Instrumente zur in-situ Messung der Gas- und Eisphase von Wasser von Flugzeugen
entwickelt und erprobt. Das Langstreckenflugzeug HALO wird eine bedeutende Rolle für die
zukünftige Atmosphärenforschung in Jülich spielen. Missionsvorbereitungen sowie die
Entwicklung neuer Instrumente haben bereits begonnen. Gemeinsam mit drei Helmholtz-
Zentren und 5 Universitäten wurde das gemeinsame Forschungszentrum ZTT zur
Untersuchung des tropischen Tropopausenbereichs gegründet.
A - Ziele und Einbettung in den Forschungsbereich
Atmosphärische Spurengase und Aerosole bestimmen die Luftqualität und beeinflussen den
Strahlungshaushalt der Atmosphäre und damit das Klima. Die Zusammensetzung und Verteilung
dieser Spurenstoffe in Raum und Zeit sind durch Emission, Photochemie und Transport bestimmt. Ziel
der Arbeiten im Programm "Atmosphäre und Klima" ist ein quantitatives Verständnis der chemischen
Umwandlungs- und Transportprozesse von Spurengasen und Aerosolen sowie der Bildung von
Wolken. Die Arbeiten unterteilen sich in die beiden Programmthemen "Spurenstoffe in der
Troposphäre" (Programmthema 3) und "Stratosphäre und Tropopausenbereich im globalen Wandel
(Programmthema 4)".
Programmthema 3 hat zum Ziel, das Grundlagenwissen über die stoffliche Zusammensetzung und
den Zustand der Troposphäre zu verbessern. Die troposphärische Zusammensetzung beeinflusst
über den Strahlungstransport in direkter Weise das Klima der Erde. Spurengase und Aerosole
beeinflussen die Mikrophysik von Wolken und die Regenbildung und damit den Wasserkreislauf.
Neben Klimaänderungen bestimmen sie die Luftqualität und Deposition von Schadstoffen, die auf den
Menschen und die Biosphäre einwirken. Das Wissen über die Zusammensetzung und den Zustand
der Troposphäre ist dementsprechend notwendig, um die Rolle der Troposphäre im Erdsystem und
seine Wechselwirkung mit dem Klima zu beschreiben und vorhersagen zu können. Um das Ziel des
Programmthemas zu verwirklichen, werden Fragestellungen zur Chemie der Troposphäre und deren
Wechselwirkung mit der Stratosphäre bzw. mit Pflanzen und Boden bearbeitet (Kooperationen
innerhalb des Instituts). Dabei werden modernste Instrumente zur Messung von Spurenstoffen, u.a.
von freien Radikalen (OH, HO2, RO2, NO3) entwickelt und betrieben. Die Instrumente werden im Feld
zur Aufklärung von Chemie- und Transportprozessen, sowie zur Quantifizierung biogener und
anthropogener Emissionen eingesetzt. In der Atmosphärensimulationskammer SAPHIR und der
großen Aerosolkammer werden Gasphasenchemieprozesse unter kontrollierten Bedingungen
untersucht, bzw. Bildungsprozesse und chemisch-physikalische Eigenschaften von Aerosolen
erforscht. 1- bis 3-dimensionale numerische Chemie und Transport-Modelle (CTM) werden
weiterentwickelt und für die Interpretation von Felddaten eingesetzt.
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