Berichte des Forschungszentrums Jülich

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14 KAPITEL 2. GRUNDLAGEN DER OZONCHEMIE

navischen Gebirge entstehen, verursachen durch adiabatische Expansion mesoskalige

Temperaturfluktuationen (50 -100 K h -1 ) [z . B ., Volkert und Intes, 1992 ; Carslaw

et al ., 1998b], die die Bildung von mesoskaligen PSCs verursachen (s . z . B . Abb . 5 .6) .

Aufgrund der räumlichen Beschränktheit spricht man hier von der Mesoskala, im Gegensatz

zu der sich über hunderte von Kilometern erstreckenden synoptischen Skala

oder der einzelner Wolkenpartikel betreffenden Mikroskala . Die Bildungsmechanismen

von Eispartikeln scheinen hier direkt über flüssige STS-Partikel abzulaufen [Carslaw

et al ., 1998a] . In-situ Partikelmessungen bestätigen das Vorkommen von NAT-

Partikeln in Leewellen im arktischen Polarwirbel im Jahr 2000 [Voigt et al ., 2000] .

Mögliche Bildungsmechanismen von durch Leewellen induzierten NAT-Partikeln werden

in Tolbert und Toon [2001] zusammengefaßt .

2 .2 .3 Chlorchemie innerhalb des Polarwirbels

Reaktionen an polaren Stratosphärenwolken

Durch die Anwesenheit von PSC-Partikeln kommt es zu chemisch gestörten Bedingungen

im Polarwirbel . Heterogene Reaktionen überführen die Chlorreservoirgase CION0 2

und HCl in aktives Chlor, so daß fast das gesamte anorganische Chlor in der Form

von aktivem Chlor vorliegt (Cl y ti CIX ) . Eine Übersicht über die bekannten heterogenen

Reaktionen und über die an den Reaktionen beteiligten Partikeltypen ist in Tabelle 4 .2

gezeigt . Die Reaktionsrate einer heterogenen Reaktion ist abhängig von der Konzentration

des reagierenden Gases in der Gasphase, von der mittleren Geschwindigkeit

der Gasmoleküle, der Oberflächendichte der PSC-Partikel (AssA) [pm 2 cm-3 ] und von

der Reaktionswahrscheinlichkeit ly, die auch als Aufnahmekoeffizient (reactive uptake

coefcient) bezeichnet wird und definiert ist gemäß [z . B . Peter, 1997] :

_

Anzahl der Moleküle, die eine Reaktion eingehen

Anzahl der Moleküle, die mit dem Partikel kollidieren

Die Reaktionswahrscheinlichkeit ,y muß für jede heterogene Reaktion individuell durch

Labormessungen bestimmt werden .

Katalytische Ozonabbauzyklen

Das durch die heterogenen Reaktionen entstandene aktive Chlor, C12 , HOCI und

C1N0 2 , dissoziiert bereits unter dem Einfluß des sichtbaren Sonnenlichts nach :

C12 + hv 2 Cl (2 .1)

HOCI + hv OH + Cl (2 .2)

CINO 2 + hv Cl + N02- (2 .3)

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