In unserem Vorhaben soll der Gehalt von Brom (Bry) und Iod (Iy) in der unteren und mittleren Stratosphäre bestimmt werden. Brom-Verbindungen sind für ca. 30% des Ozonverlusts in der Stratosphäre verantwortlich und damit ist eine regelmäßige Vermessung des stratosphärischen Bry angezeigt. Direkte Messungen in der mittlerenStratosphäre wurden aber seit 2011 nicht mehr durchgeführt. Zudem finden wir bei unseren jüngeren, flugzeuggetragenen Messungen von Bry (an Bord der NASA Global Hawk und des HALO Forschungsflugzeugs) in der tropsichen Tropopausenregion (TTL) und unteren Stratosphäre (UT/LS) etwa 2-3 ppt mehr Bry als aus lang- (Halone), mittel- (CH3Br) und kurzlebigen Bromverbindungen (VSLS) sowie deren Abbauprodukten zu erwarten ist. Die Gründe hierfür sind derzeit unklar. Unser Ziel ist es, die Messzeitreihe von Bry in der unteren und mittleren Stratosphäre wiederaufzunehmen und die entsprechenden Trends zu evaluieren. Insbesondere wollen wir untersuchen, ob die erhöhten Konzentrationen von Bry in der TTL mit Bry in der Stratosphäre kompatibel sind und was die Gründe für mögliche Differenzen sind. In Bezug of Iy weisen unsere früherenBeobachtungen auf Konzentrationen unterhalb der Nachweisgrenze hin, aber auch diese Untersuchungen liegen mehr als eine Dekade zurück. Neuere Arbeiten schlagen vor, dass die Bildung von höheren Iodoxiden zu einer Revision der bisher angenommenen Photochemie von Iod in der Stratosphäre führt, so dass ein erneuertes Interesse anstratosphärischem Iod besteht. Mit begrenztem zusätzlichem Aufwand wollen wir hier auch den Iy Gehalt (oder die entsprechenden Höchstgrenzen) in der Stratosphäre vermessen. Die Messungen sollen von einem Höhenforschungsballon (Steighöhe 30-38 km) aus mittels etablierter spektroskopischer Methoden in Sonnen-Okkultationsgeometrie durchgeführt werden. Es sind zwei Messflüge für Sommer 2021 von Kiruna, Schweden, und für Sommer 2022 von Timmins, Canada, aus geplant. Die Flüge und Kampagnen selbst werden durch die EU Infrastruktur HEMERA gefördert.
Ziel diesen Antrags ist die Teilnahme der universitären Partner an den Messungen der Kampagne PGS (POLSTRACC/ GWLCYCLE/ SALSA), die im Winter 2015/2016 durchgeführt werden sollen. An der geplanten HALO Kampagne sind die Universitäten Frankfurt, Mainz, Heidelberg und Wuppertal beteiligt. Die Universität Mainz ist kein voller Partner dieses Antrages, da es kein Projekt der Universität Mainz (AG Prof. Peter Hoor) in der letzten Phase des Schwerpunktprogramms gab. Der finanzielle Teil der geplanten Aktivitäten der Universität Mainz soll daher über die Universität Frankfurt abgewickelt werden. Der wissenschaftliche Beitrag der Universität Mainz ist allerdings in einer ähnlichen Weise dargestellt wie für die anderen universitären Partner. Das Ziel von PGS ist es, Beobachtungen einer großen Zahl verschieden langlebiger Tracer zur Verfügung zu stellen, um chemische und dynamische Fragestellungen in der UTLS zu untersuchen (POLSTRACC und SALSA) und die Bildung und Propagation von Schwerwellen in der Atmosphäre zu untersuchen. (GWLCYCLE). Die Universitäten Frankfurt und Wuppertal schlagen vor hierfür GC Messungen von verschieden langlebigen Spurengasen und von CO2 (Wuppertal) durchzuführen. Die Universität Mainz schlägt den Betrieb eines Laser Spektrometers für schnelle Messungen von N2O, CH4 und CO vor und die Universität Heidelberg plant Messungen reaktiver Chlor und Bromverbindungen mit Hilfe der DOAS Technik. Die wissenschaftlichen Studien, die mit den gewonnen Daten durchgeführt werden sollen, werden im Antrag umrissen. Es sind Studien zu Herkunft und Transport von Luftmassen in der UTLS, zu Transportzeitskalen und zum chemischen Partitionierung. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass diese wissenschaftlichen Arbeiten zwar hier umrissen werden, die Studien selbst aber aufgrund der begrenzten Personalförderung und der kurzen Laufzeit nicht Teil dieses Antrags sind. Ziel dieses Antrags ist es, die Vorbereitung und Integration der Messgeräte zu ermöglichen, die Messungen durchzuführen und die Daten für die Datenbank auszuwerten. Wir beantragen daher hier den universitären Anteil an den Missionskosten (incl. Zertifizierung der Gesamtnutzlast und der Flugkosten), die Personalmittel, Reisekosten und Verbrauchskosten für die Durchführung der Messungen.
Wir schlagen vor, den von uns entwickelten Gaschromatographen GhOST-MS (Gas chromatograph for the Observation of tracers - coupled with a mass spectrometer) während der HALO Kampagne WISE einzusetzen um eine breite Palette von Tracern mit unterschiedlichen Lebenszeiten (von fast unendlich wie SF6 bis wenige Wochen, wie CHBr3) in der unteren und untersten Stratosphäre zu messen. Diese Messungen sollen gemeinsam mit den aus den Kampagnen TACTS, SALSA und POLSTRACC vorhandenen Beobachtungen ausgewertet werden. Bei der Auswertung wollen wir uns auf zwei Hauptaspekte konzentrieren. Dies sind die Ableitung von Transit-Zeit Verteilungen (Altersspektren) und die Bestimmung des Halogenbudgets der unteren Stratosphäre, insbesondre des Brombudgets. Die Auswertungen sollen für die verschiedenen Jahreszeiten der Kampagnen und auch im Hinblick auf unterschiedliche meteorologische Situation durchgeführt werden. Zur Ableitung der Altersspektren soll eine neue Methode entwickelt werden, die es erlaubt auch sogenannte bimodale Altersspektren abzuleiten, was eine bessere Beschreibung der Transportzeitverteilung der unteren und untersten Stratosphäre ermöglichen wird. Hierzu ist eine enge Zusammenarbeit mit dem Forschungszentrum Jülich und den Arbeiten zum CLaMS Modell geplant. Als Grundlage für die Methode zur Ableitung der Altersspektren soll der von Ehhalt et al. (2007) veröffentliche Ansatz verwendet werden. Beim Halogenbudget sollen unsere Messungen vor allem verwendet werden um abzuleiten, wieviel anorganisches Brom und Chlor aus kurzlebigen organischen Quellgasen in der unteren Stratosphäre vorhanden ist und dort zum Ozonabbau beitragen kann. Diese Daten sollen mit quasi-simultanen Messungen anorganischer Halogen-Komponenten der Universität Heidelberg kombiniert werden um insbesondre ein komplettes Brombudget der untersten Stratosphäre aufzustellen.
Über 155.000 Tonnen zum Teil gefährlichen Elektroschrotts werden jährlich aus Deutschland ins außereuropäische Ausland exportiert, darunter allein rund 50.000 Tonnen PC- und Fernseh-Bildschirme, die neben Metallen auch flammhemmende Bromverbindungen wie gefährliche polybromierte Diphenylether (PentaBDE) enthalten können. Selbst defekte Geräte werden zum Teil als „noch funktionstüchtig“ umdeklariert, meist nach Asien und Afrika verschifft und dort nur selten umweltgerecht recycelt. Dies ergab eine neue Studie für das Umweltbundesamt (UBA), die am 04. März auf der CeBIT in Hannover vorgestellt wurde. In der Studie haben Fachleute des Hamburger Instituts für Ökologie und Politik GmbH (Ökopol) über einen Zeitraum von eineinhalb Jahren die bisher solidesten Informationen zur Herkunft und Menge exportierter Geräte zusammengetragen: Die Geräte stammen unter anderem von Flohmärkten, aus dem Second-Hand-Handel oder werden vom Sperrmüll geholt. Dann gehen sie häufig über Sammelplätze in den Export, meistens auf dem Seeweg. Die alten Elektrogeräte enthalten neben gesundheitlich unbedenklichen metallischen Rohstoffen auch eine ganze Reihe von Gefahrstoffen, die geordnet verwertet werden müssen, um die menschliche Gesundheit und die Umwelt nicht zu belasten. In einem alten Computer etwa stecken über 100 verschiedene Stoffe. Herkömmliche Bildschirmgeräte enthalten zudem noch Leuchtmittel, die sachgemäß zu entsorgen sind.
Die Zusammensetzung und Menge emittierter Gase geben Hinweise auf Prozesse im Vulkaninneren. Veränderungen in der ausgestoßenen Gasmenge können neben geophysikalischen Parametern (e.g. Seismik, Deformation) ein zusätzliches Hilfsmittel zur Vorhersage von Vulkanausbrüchen sein. Neben der Gesamtmenge freigesetzter Gase kann auch das Verhältnis der Gase untereinander Hinweise auf bestimmte Arten von Vulkanaktivität geben. Im Zentrum dieses Antrages steht die verbesserte Auswertung von Daten (Spektren) aus der umfassenden Datenbank des 'Network for Observation of Volcanic and Atmospheric Change', NOVAC, das derzeit mehr als 60 Instrumente an 24 Vulkanen umfasst, mit folgenden Zielen:1. Verbesserte Auswertealgorithmen für SO2 und BrO, Anwendung von vereinfachter Strahlungstransportkorrektur, und Nutzung der größeren Datenstatistik zur verbesserten Bestimmung der SO2-Flüsse, der SO2/BrO-Verhältnisse und des globalen vulkanischen BrO und SO2 Eintrages in die Atmosphäre. 2. Die Analyse von SO2 Flüssen und BrO/SO2 Verhältnissen in Hinblick auf ihre Korrelation mit vulkanischen Prozessen und damit einhergehend die Verbesserung der Vorhersage von Ausbrüchen. Die große Menge an Daten des NOVAC-Meßnetzes bietet die Möglichkeit Zeitreihenanalysen durchzuführen und - in enger Zusammenarbeit mit Observatorien vor Ort (Kolumbien und Equador) - die Zeitreihen der emittierten Gasmengen mit den Signalen anderer Parameter (z.B. Seismik und Deformation sowie auch Meteorologie) zu korrelieren und Zusammenhänge zu erkennen.
Problemstellung: In Berliner Oberflächengewässern wurden über mehrere Jahre saisonal erhöhte Konzentrationen an organischen Bromverbindungen über den Gruppen-parameter AOBr (adsorbierbare, organische Bromverbindungen) nachgewiesen. Die AOBr-Maxima treten im Spätsommer auf, wenn photo-trophe Organismen bromorganische Verbindungen bilden und freisetzen. Bisher wurde die Bildung von halogenierten Verbindungen nur in marinen Bereichen eingehend untersucht. Die Datenlage zum natürlich gebildeten AOBr im Oberflächengewässer, der potenziell über Uferfiltration in das Grund- und Trinkwasser gelangen kann, ist derzeit unzureichend. Daher stehen die Identifizierung der bromorganischen Verbindungen sowie die Untersuchung von möglichen ökologischen und ökotoxikologischen Effekten im Fokus des Projektes. Projektziel und Vorgehensweise: Im Rahmen des Projektes wird die Zusammensetzung des AOBr systematisch untersucht. Dazu werden AOBr-haltige Wässer durch Algenkulturen im Labor erzeugt. Der gebildete AOBr wird charakterisiert und die Einzelstoffe mittels chromatographischer Verfahren, gekoppelt mit Massenspektrometrie, nachgewiesen bzw. identifiziert. Die erhaltenen Ergebnisse werden mit denen von Berliner Oberflächengewässern zu Zeiten des AOBr- Maximums verglichen. Des Weiteren wird die biologische Abbaubarkeit des AOBr und dessen ökotoxikologische Relevanz, resultierend aus Leuchtbakterientests und molekularbiologischen Untersuchungen, bestimmt. Zudem wird das Verhalten des AOBr bei der Trinkwasseraufbereitung durch ausgewählte technische Prozesse untersucht. Anhand von Bodensäulen mit variierenden Redoxbedingungen soll die Eliminierung des AOBr im Untergrund simuliert und ggf. quantifiziert werden. Bisherige Untersuchungen deuten an, dass unter anoxischen / anaeroben Bedingungen eine vollständige Entfernung des AOBr möglich ist.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 66 |
| Kommune | 1 |
| Wissenschaft | 49 |
| Zivilgesellschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 63 |
| Gesetzestext | 1 |
| Text | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 2 |
| Offen | 64 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 56 |
| Englisch | 16 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Datei | 1 |
| Dokument | 1 |
| Keine | 42 |
| Webseite | 24 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 55 |
| Lebewesen und Lebensräume | 58 |
| Luft | 61 |
| Mensch und Umwelt | 66 |
| Wasser | 57 |
| Weitere | 66 |