Vier der größten Massenaussterben im Phanerozoikum (Ende Guadalupian, Perm-Trias, Ende Trias und Ende Kreide) sowie mehrere kleinere Aussterbeereignisse treten gleichzeitig mit kontinentalem Flutbasaltvulkanismus auf. Daher wird angenommen, dass der massive Vulkanismus globale Umweltänderungen mit schneller und signifikanter Erderwärmung und mariner Anoxia verursacht, wodurch die Massenaussterben ausgelöst werden. Allerdings bleibt die Zusammensetzung der klimaändernden Gase (CO2, SO2, CH4 oder Halogene) sowie deren Quelle (Magmenentgasung, Kontaktmetamorphose von Sedimenten, recykeltes Krustenmaterial im Mantel) umstritten. Die Ursachen der Umweltänderungen können besser bestimmt werden, wenn die Zeitpunkte und die Dauer der vulkanischen Eruptionen und der klimatischen und biologischen Ereignisse relativ zueinander bekannt sind. Allerdings treten diese Prozesse in Zeitspannen von weniger als 10^6 Jahren und vermutlich sogar weniger als 10^4 bis 10^5 Jahren auf (vergleichbar mit der aktuellen anthropogenen Treibhausgasemission), d.h. außerhalb der zeitlichen Auflösung von radiometrischen Datierungsmethoden. Daher wollen wir neue Spurenelementproxies für massive vulkanische Eruptionen in Sedimenten entwickeln, mit denen wir die relative Dauer der Ereignisse des Vulkanismus, der Klimaänderung und der Aussterbeprozesse in sedimentären Abfolgen bestimmen können. Volatile Spurenelemente wie Hg, Tl, In, Pb, Bi, Cd, Te, Se, Sn, Cs, Sb und As werden bei vulkanischen Eruptionen in großen Mengen freigesetzt und wurden in vulkanischen Gasen und Sublimaten an aktiven Vulkanen gemessen. Während massiver Eruptionen können sehr große Mengen dieser Elemente in die Atmosphäre gelangen und weit verbreitet in Sedimenten abgelagert werden. Die relative Konzentration von Hg wurde bereits als Proxy für vulkanische Eruptionen in Sedimenten genutzt, wobei allerdings Hg auch in organischem Material in Sedimenten angereichert wird. Das Verhalten der meisten volatilen Elemente wurde bisher nur unzureichend untersucht und daher wollen wir die Konzentrationen aller volatiler Elemente in Sedimentabfolgen der Grenzen des Changhsingian-Induan (Perm-Trias) und Pliensbach-Toarc bestimmen, um die zeitliche Entwicklung des Klimas und der Organismen mit den Eruptionen der Sibirischen und Karoo Flutbasalte zu vergleichen. Die Sedimentabfolgen lassen möglicherweise eine zeitliche Auflösung von weniger als 10^4 Jahren zu. Mit diesen Ergebnissen können wir die Zeitskalen der Effekte von Flutbasalteruptionen auf die Entwicklung des Klimas und des Lebens auf der Erde sowie die Quellen und Zusammensetzung der klimarelevanten Gase bestimmen.
Direkte Transportwege von der Troposphäre in die untere Stratosphäre von Wasserdampf und troposphärischen Spurengasen(z.B. ozonzerstörender Substanzen, wie beispielsweise sehr kurzlebige halogenierte Spurenstoffe)beeinflussen die chemische Zusammensetzung der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre außerhalb der Tropen (ExUTLS). Sogar relativ kleine Änderungen in Ozon und Wasserdampf in dieser Region, haben große Auswirkungen auf das Klima an der Erdoberfläche. Verschiedene direkte Transportwege werden derzeit diskutiert, wie z. B. quasi-horizontaler Transport aus der tropischen Tropopausen Region, horizontaler Transport aus dem Gebieten des asiatischen Monsuns und durch Konvektion induzierte Einträge. Jedoch ist unser derzeitiges Verständnis für diese Transportprozesse und ihre relativen Beiträge unvollständig. Im Rahmen unseres Projekts AMOS, möchten wir die zugrunde liegenden Transportprozesse für verschiedene vergangene (TACTS/ESMVal) und zukünftige HALO-Kampagnen (PGS, WISE) identifizieren und quantifizieren unter Berücksichtigung ihrer jahreszeitlichen und jährlichen Variabilität. Der Schwerpunkt unseres Projekts ist die WISE-Kampagne, die Transportvorgänge, die die chemische Zusammensetzung in der ExUTLS bestimmen, untersuchen wird. Im Rahmen unseres Projekts werden HALO Messungen mit mehrere (Kurz- und Langzeit-) Simulationen mit dem Lagrangen Modell CLaMS kombiniert. Die Implementierung von künstlichen Markern in CLaMS, mit denen man die Herkunft der Luftmassen bestimmen kann, zusammen mit hochaufgelösten HALO-Messungen von verschiedenen Kampagnen ist ein einzigartiges Werkzeug, um die verschiedenen Transportwege und Mischungsprozesse zu identifizieren. Im Rahmen von AMOS können deshalb die Auswirkungen dieser verschiedenen Transportprozesse auf die chemischen Zusammensetzung der unteren Stratosphäre quantifiziert werden.
Die Verleihung des 8. Preis der Umweltallianz stand in diesem Jahr unter dem Motto "Klima- und Ressourcenschutz als wirtschaftlicher Erfolgsfaktor". Er richtete sich an Startups sowie kleine, mittelständische und große Unternehmen die klimabewusst, rohstoff- und materialeffizient wirtschaften oder neue klima- und ressourcenschonende Technologien, Produkte und Dienstleistungen entwickeln. Insgesamt hat die Umweltallianz Sachsen-Anhalt Preisgelder in Höhe von 25.000 Euro ausgelobt. Eine vierköpfige Jury hatte in einem ersten Bewertungsschritt aus allen 21 Bewerbern zunächst neun Finalisten ausgewählt. Diese konnten sich im September mit ihren Umweltschutzmaßnahmen persönlich der Jury präsentieren und erhalten ein professionell produziertes Video für die eigene Öffentlichkeitsarbeit. Die Preisverleihung fand am 14.11.2022, 16:00 Uhr in der Industrie- und Handelskammer Magdeburg statt. Vorsitz: Prof. Dr. Franziska Scheffler Lehrstuhl für Technische Chemie – Funktionale Materialien der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Mitglieder: Thomas Keindorf Präsident der Handwerksammer Halle (Saale) Marko Mühlstein Geschäftsführer der Landesenergieagentur Sachsen-Anhalt GmbH (LENA) Alexander Gege CR-Lead Climate & Ecology im Bereich Corporate Responsibility der Otto Group Preisträger: Grundstücksgesellschaft Pfälzer Ufer GbR, Uferstrom GbR, Halle (Saale) Preisgeld: 10.000 Euro Würdigung für: Transformation am Pfälzer Ufer Nach dem Erwerb im Jahr 2010 erfolgte die Revitalisierung des ehemaligen Gewerbestandortes an der Saale und die ökologische Transformation durch Revitalisierung und Ertüchtigung der verfallenen Bestandsgebäude (Nutzung grauer Energie) und Ansiedlung von Startups und Gewerbetreibenden mit Verbindungen zu New Work, Freizeit/Tourismus und Kreativität. Seit 2011 entwickeln sich am alten Gewerbestandort neue Nutzungen. Inzwischen sind die Gebäude wieder Heimat für Künstler, Freiberufler, Gastronomen sowie ein Bewegungsstudio. Im „Sonnendeck“ kann stadtnah Strandatmosphäre getankt werden und der „Hafenmeister“ lädt seit 2018 auf seine Terrasse ein. Im Coworkingspace „Docks“ finden seit 2019 Gründer, Startups und Freiberufler in ehemaligen Fahrzeughallen flexible Arbeitsplätze in gemeinschaftlicher Arbeitsatmosphäre. Die Nutzung regenerativer Energien für Strom- und Wärmeerzeugung gemeinsam mit der Uferstrom GbR, Unterstützung alternativer Mobilitätskonzepte (teilAuto und Radreparaturstation), Schaffung eines identitätsstiftenden Quartiers als Motor für Stadtumbau und Innovationen durch Nähe und Kooperationen der verschiedenen Nutzer sowie die harmonische Verbindung von Leben, Wohnen, Arbeit, Gewerbe und Kultur in Verbindung mit kurzen Wegen dienen als Grundlage für das nachhaltige Wirtschaften. Finalist: Hallesche Wasser und Stadtwirtschaft GmbH Würdigung für: Energieautarke Kläranlage Halle-Nord Die Hallesche Wasser und Stadtwirtschaft GmbH verfolgt das Ziel, die Kläranlage Halle-Nord bis zum Jahr 2026 zur Energieautarkie zu transformieren. Dabei soll der mittlere jährliche Energiebedarf mithilfe der auf dem Gelände betriebenen Anlagen gedeckt werden. Die dazu geplanten Maßnahmen werden in zwei Kategorien eingeteilt: energieverbrauchsenkende und energieerzeugende Maßnahmen. Bereits nach Umsetzung der ersten Teilschritte lässt sich eine erhebliche Verbesserung der energetischen Situation beobachten: seit dem Umbau der Gebläsestation (2021) konnte der Stromverbrauch im ersten Halbjahr 2022 messbar um ca. 547.000 kWh (ca. 282 t CO₂-Äquivalente) gesenkt werden. Durch Erneuerung der BHKW-Anlage auf moderne Aggregate mit hohem Wirkungsgrad (Fertigstellung 2022) lässt sich das auf der Kläranlage erzeugte Faulgas effizienter nutzen und der Stromselbstversorgungsgrad der Anlage enorm steigern. Als weitere Maßnahmen sind die Optimierung der Schlammfaulung für höheren Faulgasertrag, der Einsatz hocheffizienter Antriebsmotoren und der Ausbau erneuerbarer Energien mittels innovativer Solarfaltdachtechnologie geplant. Finalist: Novelis Sheet Ingot GmbH, Nachterstedt Würdigung für: Novelis Recyclingcenter – mit Kreislaufwirtschaft Energie sparen und CO₂-Emissionen senken Zur Dekarbonisierung unserer Industrie sind Recycling und Kreislaufwirtschaft entscheidend. Das Recycling von Aluminium spart etwa 95 % Energie gegenüber der primären Erzeugung und bis zu 95 % CO₂-Emissionen. Novelis betreibt in Nachterstedt das technologisch fortschrittlichste und größte Aluminium-Recyclingwerk der Welt. Hier werden neben vielen anderen Schrotten vor allem gebrauchte Getränkedosen recycelt. Der Kreislauf vom Konsum der Dose, bis die Dose wieder für den nächsten Lebenszyklus im Supermarktregal steht, dauert etwa 60 Tage. In der hochmodernen Anlage verarbeitetet Novelis jährlich bis zu 400.000 Tonnen Aluminiumschrott innerhalb eines effizienten Recyclingsystems. Das entspricht einer Reduktion der CO₂-Emissionen von ca. 3,7 Mio. Tonnen gegenüber der Primäraluminiumerzeugung. Außerdem reduziert dies Abhängigkeiten von Rohstoffimporten und die entstehende Abwärme wird zur Stromerzeugung genutzt. Preisträger: Vireo.de, Merseburg Preisgeld: 10.000 Euro Würdigung für: recable – für nachhaltigere Technikprodukte, weniger E-Schrott und mehr Reparierbarkeit Das „Projekt: recable“ der Firma Vireo.de hat sich zum Ziel gesetzt, rundum nachhaltige USB-Kabel für Smartphones, Tablets und Laptops herzustellen. Für die Herstellung der Kabel wird Material mit hohem Recyclinganteil bei Außenhaut und Litze selbst verwendet. Mit Mänteln aus Baumwolle und Flachs werden echte Naturfasern verarbeitet. Verlötet wird ausschließlich recyceltes Zinn. Gleichzeitig wird auf Halogene, Weichmacher und Schwermetalle verzichtet. Insgesamt sind die farbenfrohen Kabel zu 90 % recycelbar. Der CO₂-Ausstoß gegenüber vergleichbaren, herkömmlichen USB-Kabel-Herstellern wird um etwa 45 % reduziert, bei einer 5 x längeren Nutzung (u. a. durch Reparierbarkeit und Robustheit) kann der CO₂-Ausstoß weiter verringert werden. Anhand der vorhandenen Ersatzteile und selbstgemachten Tutorials hat jede Person die Möglichkeit, auf einen Neukauf des Kabels zu verzichten. Die Reparierbarkeit mindert jedoch nicht die Robustheit und Leistungsfähigkeit der Alltagsbegleiter. Insgesamt können sie mehr als 30.000 Knicke überstehen. Dabei garantiert Vireo.de eine Stromstärke von bis zu 3A (bis zu 60 W) und eine schnelle Datenübertragung von bis zu 480 Mbit/s für Handys und Laptops. Finalist: Inflotec GmbH, Magdeburg Würdigung für: Trinkwasser autonom, ressourcen- und energieeffizient aufbereiten Wasser ist das kostbarste Gut der Menschheit, aber leider ist der Zugang zu sauberem Wasser nicht flächendeckend vorhanden. Inflotec hat für dieses globale Problem eine innovative und sehr ressourcenschonende Technologie entwickelt. Die wesentliche Innovation des Produktes liegt darin begründet, dass jegliches verschmutztes Wasser zu Trinkwasser aufbereitet werden kann, welches bisher ungenutzt blieb. Mithilfe der neu konzipierten Funktionsweise der Anlage wird eine höhere Effizienz erzielt und die optimierte Wasseraufbereitung erhöht die Leistung des Produktes und dessen Ausbringungsmenge. Zudem bleiben Grundwasserressourcen verschont. Die Anlagen überzeugen durch ihre bedienerfreundliche und wartungsarme Handhabung. Durch die Rückspül- und Selbstreinigungsfunktion der Anlage müssen keine Filter gewechselt werden und die Umwelt wird nachhaltig geschont. Es werden langlebige Keramikfilter verbaut, die eine sehr hohe Reinigungsleistung erzielen. Mit der Nanofiltrationstechnik können Medikamentenrückstände und Mikroplastik zurückgehalten und Salzwasser zu Trinkwasser aufgearbeitet werden. Finalist: NOVO-TECH GmbH & Co. KG, Aschersleben Würdigung für: Zirkularer Holzwerkstoff für gesundes Bauen und Sichern von Ressourcen Der verantwortungsvolle Umgang mit Ressourcen ist Teil der gelebten Unternehmens- und Produktphilosophie der Firma NOVO-TECH in Aschersleben, Europas größtem Hersteller von Holzwerkstoffen für den Außenbereich. Die Basis für das Produktdesign ist der schadstofffreie, materialgesunde und zu 100 % kreislauffähige Holzwerkstoff GCC (German Compact Composite), der u. a. mit der unabhängigen, wissenschaftsbasierten Zertifizierung „Cradle to Cradle Certified® Gold“ und „Material Health Certificate Platin“ ausgezeichnet ist. GCC enthält mit bis zu 75 % einen weltweit einzigartig hohen Anteil an Naturfasern. Zur Gewinnung der Späne werden keine Bäume gefällt, sondern anfallende Späne aus den heimischen Hobel- und Sägewerken genutzt. In Kombination mit umweltfreundlichen High-Tech-Polymeren aus erster industrieller Anwendung entsteht ein langlebiges Baumaterial, das für die Anwendung im Außenbereich, z. B. als Terrassendiele bestens geeignet ist. Um ressourcenschonend zu produzieren, werden neben den eigenen Materialien aus dem Rücknahmesystem auch alternative High-Performance-Rohstoffe genutzt, z. B. ein Rezyklat aus Rotorblättern von ausgedienten Windkraftanlagen. In Summe befinden sich 90 % Upcycling-Material im Werkstoff. Preisträger: Günter Schulz GmbH & Co. KG, Balgstädt Preisgeld: 5.000 Euro Würdigung für: Regenwasserauffangsystem zur Wassernutzung für ein Steinbearbeitungszentrum Zur Verstärkung der Vorfertigung von industriellen Ofenbauteilen mit feuerfesten oder verschleißfesten Auskleidungen, Formbaumteilen für Ofenanlagen und weiteren Vorfertigungen installiert die Günther Schulz GmbH & Co. KG aktuell eine entsprechende CNC-Steinbearbeitungstechnik. Da der Wasserumlauf des Steinbearbeitungszentrums ca. 7.000 Liter je Stunde beträgt und durch natürliche Verluste ein entsprechender Wasserbedarf besteht, ist geplant, das gesamte Regenwasseraufkommen eines Gebäudeneubaus sowie circa die Hälfte des Regenwasseraufkommens des Bestandgebäudes komplett aufzufangen und dem Fertigungsprozess zuzuführen. Die bereits im Hallenboden installierten Behälter des Neubaus haben ein Vorratsvolumen von ca. 170.000 Liter. Im Rahmen eines Regenwasserkonzeptes inkl. Füllstandüberwachung und angebundener Wasserzufuhr zum Steinbearbeitungszentrum ermöglicht es eine nahezu autarke Fertigung ohne auf Trinkwasser zurückzugreifen. Durch ein Filtersystem und Kreislaufprinzip des Sägeschmutzwassers fallen zudem nur sehr geringe Abwassermengen an. Finalist: Hermes Germany GmbH, Hohe Börde, Ortsteil Hermsdorf Würdigung für: Green Delivery Magdeburg Ziel des Projektes Green Delivery Magdeburg ist es ausnahmslos emissionsfreie Zustellungen auf einer Fläche von zehn Quadratkilometern in den Stadtbereichen Stadtfeld Ost und Altstadt in Magdeburg zu gewährleisten. Im Rahmen der emissionsfreien Zustellung bekommen mehr als 30.000 Magdeburger ihre Pakete lokal CO₂-frei geliefert und abgeholt. Auch die gebündelten Lieferungen und Abholungen an Paketshops werden CO₂-frei geleistet. Zum Einsatz kommen sowohl eTransporter als auch für die Paketbranche ausgerichtete Lastenfahrräder. Möglich wurde dies durch eine neuartige Sendungssortierung mit einer Trennung von Standardsendungen für die Fahrräder und Großstücken für die eTransporter. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die ausschließliche Nutzung von Ökostrom zur Aufladung der Fahrzeuge über die Ladeinfrastrukturen. Pro Jahr sind es circa 288.000 Sendungen, die so ihr Ziel erreichen. In Zukunft sollen weitere Gebiete folgen, sodass die Hermes Germany GmbH einen wichtigen und wachsenden Beitrag für die Stadt Magdeburg bei der Verringerung von CO 2 -Emissionen leisten kann. Finalist: W.u.H. Fernholz GmbH & Co. KG, Schkopau Würdigung für: Nutzung von internen Abfällen für neue Produkte Seit 2019 hat die W.u.H. Fernholz GmbH & Co. KG angefangen, ihre bisherigen Produktionsabfälle aus „Anfahren, Umstellen und Abfahren“ nicht mehr als Kunststoffabfall allgemein zu entsorgen, sondern stattdessen einem Recycling zuzuführen. Das aufgearbeitete Material wird als PIR (Post-Industrial-Recycling) in bis dahin aus Neuware hergestellte Produkte wieder eingebracht und heute zum Beispiel als Spiele-Einsätze verwendet. Dabei genügt es den Anforderungen der EN 71 (Spielzeugnorm). Durch das Unternehmen wird hierbei die Folie hergestellt, die danach durch einen Kunden tiefgezogen wird. Dieser beliefert damit die Spielzeughersteller. Somit werden heute mehrere hundert Tonnen Folie ressourcenschonend durch Fernholz hergestellt. Die Folie besteht zu ca. 70 % aus Recyclingmaterial – abgedeckt mit einer Neuware-Schicht – sodass der Endkunde nie den Eindruck eines minderwertigen Produktes hat.
Eine Fülle an wissenschaftlichen Studien hat sich mit der Reaktion der stratosphärischen und troposphärischen Dynamik auf vulkanische Aerosole beschäftigt. Wegen der geringen Anzahl an gut beobachteten großen Eruptionen sowie der internen Variabilität des Systems gibt es zwar immer noch einige unbeantwortete Fragen, aber dennoch einen allgemeinen Konsens dass große Eruptionen insbesondere zu einer Beschleunigung der stratosphärischen Meridionalzirkulation, einer Verstärkung des stratosphärischen Polarwirbels und einer troposphärischen Reaktion auf diese stratosphärische Anomalien führen. Wenig ist hingegen über die Auswirkung auf die Mesosphäre bekannt. Es gibt indirekte Hinweise auf Temperaturanomalien durch die Beobachtung von polaren mesosphärischen Wolken (PMC) sowie direkte aus Lidarbeobachtungen nach der Pinatuboeruption. Der potenzielle Mechanismus dahinter ist allerdings weitgehend unbekannt. Unser Projekt möchte diese Wissenslücke schließen.In Phase I von VolDyn konnten wir zeigen, dass Daten des HALOE (Halogen Occultation Experiment) Satelliteninstruments, welches seine Beobachtung kurz nach dem Pinatuboausbruch aufnahm, auf positive Temperaturanomalien in der oberen Mesosphäre hindeuten, die möglicherweise mit dieser Eruption zusammenhängen. Erste Simulationen mit dem UA-ICON (upper atmosphere icosahedral non-hydrostatic) Modell zeigen für die Sommerhemisphäre einen starken Einfluss der stratosphärischen Zirkulationsanomalien auf die Mesosphäre. Derzeit untersuchen wir inter-hemisphärische Kopplungsprozesse.In Phase II von VolDyn werden wir weiterhin UA-ICON nutzen, um die Sensitivität der mesosphärischen Störung systematisch auf spezifische Charakteristika einer Eruption zu untersuchen, etwa die emittierte Schwefelmasse, den Breitengrad der Eruption oder die Jahreszeit während des Ausbruches.Da die mesosphärischen Anomalien wahrscheinlich sensitiv gegenüber der Charakteristik von stratosphärischen Zirkulationsanomalien sind, wollen wir die Pinatuboeruption (der größte Vulkanausbruch in der Satellitenära) und ihren Einfluss bis in die Mesosphäre so realistisch wie möglich simulieren und dabei auf ein Nudging der Stratosphäre zurückgreifen. Unser Ziel besteht darin, nicht nur einen qualitativen, sondern auch einen quantitativen Vergleich mit existierenden Beobachtungen zu ziehen – etwas, dass für andere massive Eruptionen wie die des Tambora oder Krakatau nicht möglich ist. Um die Simulationsergebnisse mit Beobachtungen zu vergleichen, werden wir praktisch alle verfügbaren Temperaturmessungen nutzen, welche die Mesosphäre zum Zeitpunkt des Pinatuboausbruches (oder kurz danach) erfasst haben.Nicht nur die Zirkulation, sondern auch Wasserdampfanomalien könnten zu den beobachteten PMC-Signalen beigetragen haben. Aus diesem Grund wollen wir den Transport von vulkanischem Wasserdampf bis in die polare Sommermesopausenregion in weiteren Modellstudien analysieren.
Vulkanische Gasemissionen sind bedeutsam für die lokale sowie globale Atmosphärenchemie. Die Entdeckung der Halogenchemie in Vulkanfahnen brachte neue Erkenntnisse über die Dynamik von Vulkanen und gibt möglicherweise Aufschluss über deren Eruptionspotential. Mehrere Feldmessungen führten zu großen Erfolgen in der Erforschung von reaktiven Halogenspezies (z. B. BrO, OClO, ClO). Jedoch ergaben sich auch viele Unklarheiten über die zugrundeliegenden Mechanismen und Umweltparameter wie Spurengas- und Aerosolzusammensetzung der Vulkanfahne, relative Feuchte oder der Bedeutung von potentieller NOX Emission. Der Einfluss sowie die Bedeutung dieser Parameter bezüglich der Halogenaktivierung (Umwandlung von Halogeniden in reaktive Halogenspezies (RHS)) ist essentiell für die Interpretation der Messdaten, um, z.B. (1) Rückschlüsse über die magmatischen Prozesse zu ziehen und Vorhersagen über Eruptionen mithilfe des Verhältnisses BrO zu SO2 zu machen, oder (2) den Einfluss auf die Zerstörung von Ozon, die Oxidation von Quecksilber oder die Verringerung der Lebensdauer von Methan in der Atmosphäre zu quantifizieren. Dieses Projekt soll dazu dienen, anhand eines vereinfachten Modells einer Vulkanfahne (SiO2 und Schwefelaerosole, H2O, CO2, SO2, HCl, HBr) unter kontrollierten Bedingungen die vulkanische Halogenchemie besser zu verstehen. Dazu soll in einer aus Teflon bestehenden Atmosphärensimulationskammer an der Universität Bayreuth Messungen durchgeführt werden. Die zur Messung der kritischen Parameter benötigten Instrumente können leicht in das Kammersystem integriert werden. RHS (BrO, ClO, OClO) werden mittels eines White Systems (Multi-Reflektionszelle) und Cavity Enhanced-DOAS nachgewiesen. Zum Nachweis anderer Halogenspezies (Br2, Cl2, HOBr und BrCl) wird FAPA-MS (Flowing Atmospheric-Pressure Afterglow Mass Spectrometry) verwendet. SO2, CO2, NOX und O3 werden mittels standardisierter Gasanalysatoren gemessen. Die Analyse der Zusammensetzung von Aerosolen insbesondere deren aufgenommene Menge an Halogenen wird durch Filterproben sowie Ionenchromatographie und SEM-EDX (Scanning Electron Microscope - Energy Dispersive X-ray Detector) gewährleistet. Die Kombination der verschiedenen Messtechniken ermöglicht die Erforschung von bisher schlecht Verstandenen heterogenen Reaktionen, welche höchstwahrscheinlich die Halogenaktivierung beeinflussen. Insbesondere die Einflüsse von (1) NOX und O3, (2) Ausgangsverhältnis HCl zu HBr, (3) relative Feuchte sowie (4) die Zusammensetzung der Vulkanaschepartikel (in Hinblick auf komplexere, reale Vulkanasche) auf die RHS Chemie, insbesondere des Mechanismus der sog. 'Brom-Explosion', werden innerhalb des vorgeschlagenen Projektes untersucht. Die Messergebnisse werden, gestützt durch das Chemie Box Modell CAABA/MECCA, in einem größeren Kontext interpretiert und werden helfen die natürlichen Vulkanprozesse besser zu verstehen.
Halogenradikale spielen eine Schlüsselrolle in der Chemie der polaren Grenzschicht. Alljährlich im Frühjahr beobachtet man riesige Flächen von mehreren Millionen Quadratkilometern mit stark erhöhten Konzentrationen von reaktivem Brom, welches von salzhaltigen Oberflächen in der Arktis und Antarktis emittiert werden. Dieses Phänomen ist auch als Bromexplosion bekannt. Des Weiteren detektieren sowohl boden- als auch satellitengestützte Messungen signifikante Mengen von Jodoxid über der Antarktis, jedoch nicht in der Arktis. Die Gründe für diese Asymmetrie sind nach wie vor unbekannt, aber das Vorhandensein von nur wenigen ppt reaktiven Jods in der antarktischen Grenzschicht sollte einen signifikanten Einfluss auf das chemische Gleichgewicht der Atmosphäre haben und zu einer Verstärkung des durch Brom katalysierten Ozonabbaus im polaren Frühjahr haben. Der Schwerpunkt der Aktivitäten im Rahmen von HALOPOLE III wird auf der Untersuchung von wichtigen Fragestellungen liegen, die im Rahmen der Vorgängerprojekte HALOPOLE I und II im Bezug auf die Quellen, Senken und Transformationsprozesse von reaktiven Halogenverbindungen in Polarregionen aufgetreten sind. Basierend sowohl auf der synergistischen Untersuchung der bislang gewonnen Daten aus Langzeit - und Feldmessungen sowie auf neuartigen Messungen in der Antarktis sind die wesentlichen Schwerpunkte: (1) Die Untersuchung einer im Rahmen von HALOPOLE II aufgetretenen eklatanten Diskrepanz zwischen aktiven und passiven Messungen DOAS Messungen von IO. (2) Eine eingehende Analyse der DOAS Langzeitmessungen von der Neumayer Station und Arrival Heights (Antarktis) sowie Alert (Kanada) bezüglich Meteorologie, Ursprung der Luftmassen, Vertikalverteilung, sowie des Einflusses von Schnee, Meereis und Eisblumen auf die Freisetzung von reaktiven Halogenverbindungen. (3) Die Untersuchung der kleinskaligen räumlicher und zeitlichen Variation von BrO auf der Basis einer detaillierten Analyse der flugzeuggebundenen MAX-DOAS Messungen während der BROMEX 2012 Kampagne in Barrow/Alaska. (4) Die Analyse der kürzlich in der marginalen Eiszone der Antarktis auf dem Forschungsschiff Polarstern durchgeführten Messungen im Hinblick auf die horizontale und vertikale Verteilung von BrO und IO, sowie den Einfluss der Halogenchemie auf den Ozon- und Quecksilberhaushalt. (5) Weitere detaillierte Untersuchungen des Einflusses von Halogenradikalen, insbesondere Chlor und Jod, auf das chemische Gleichgewicht der polaren Grenzschicht auf der Basis einer Messkampagne in Halley Bay, Antarktis. (6) Detailliertere Langzeit-Messungen von Halogenradikalen und weiteren Substanzen auf der Neumayer Station mittels eines neuen Langpfad-DOAS Instruments welches im Rahmen dieses Projektes entwickelt wird. Zusätzlich zu den bereits existierenden MAX-DOAS Messungen werden diese eine ganzjährige Messungen des vollen Tagesganges sowie die Untersuchung nicht nur der Brom- und Jodchemie, sondern auch der Chlorchemie ermöglichen.
Die Quantifizierung der Effekte von Transport, Mischung und chemischer Prozessierung von klimarelevanten Spurengasen in der extratropischen oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre (UTLS) ist von großer Bedeutung für das Verständnis des Strahlungsbudgets der Atmosphäre. Dynamische Systeme wie der Jetstream, der Asiatische Monsun, Schwere- und Rossbywellen verändern die Verteilung und den Transport von Spurenstoffen in der UTLS und beeinflussen dadurch das Klima. Ziel des Projektes ist es die Veränderung der Zusammensetzung und des Transports in der UTLS durch diese dynamischen Systeme zu untersuchen. Ein spezifischer Fokus liegt hierbei auf den Spurengasen H2O, O3, Stickoxid- und Halogenverbindungen sowie Zirren. Zu diesem Zweck wird das Atmosphärische chemische Ionisations-Massenspektrometer AIMS und das durchstimmbare Diodenlaser Hygrometer WARAN bei WISE eingesetzt. Erfolgreiche erste Messungen wurden bereits während der Kampagnen TACTS/ESMVal, ML-CIRRUS und POLSTRACC/GW-Cycle/SALSA durchgeführt. Der Nachweis mit dem Reagenzien SF5- wurde bislang zur Messung der Spurengase HCl, HNO3, SO2 und HONO verwendet. In diesem Projekt schlagen wir den quantitativen Nachweis von ClONO2 und HBr mit AIMS als Weiterentwicklung vor. Im Rahmen der WISE Mission liegt der Fokus auf der quantitativen Bestimmung der Beiträge von stratosphärischem O3 und HNO3 in der UTLS abgeleitet aus dem stratosphärischen Tracer HCl. Transportprozesse und ihr Einfluss auf die Inversionsschicht der Tropopause (TIL) werden in Abhängigkeit von Breite und dynamischer Situation untersucht . Tracer-Tracer Korrelationen in der extratropischen Tropopausen Schicht werden eingesetzt um den Mischungszustand in und oberhalb dieser Schicht zu charakterisieren. Unsere in-situ Messungen werden zur Validierung der Fernerkundungsinstrumente GLORIA (HNO3, ClONO2, H2O und SO2), DOAS (HONO, Bry) und WALES (H2O) herangezogen. Der Einfluss von Eiswolken und kaltem Aerosol auf die Spurengaszusammen in der polaren UTLS wird mit Daten der Mission POLSTRACC bestimmt. Die Aufnahme von HNO3 in Eis und die Bildung von kondensierten Salpetersäure/Wasser Kondensaten ist bei tiefen Temperaturen unzureichend verstanden. Diese Fragestellungen werden aus Messungen von Wasser, gasförmiger HNO3 und HNO3 in Eispartikeln beantwortet. Tracer-tracer Korrelationen der Chlor- und Stickoxidverbindungen werden benutzt um die Verteilung von Chloraktivierung und De- und Nitrifizierung zu bestimmen. Unsere Messungen dienen dazu das Verständnis des Einflusses dynamischer und heterogener chemischer Prozesse auf die Verteilung klimarelevanter Spurengase in der UTLS zu verbessern.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 165 |
| Land | 664 |
| Wissenschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 3 |
| Daten und Messstellen | 662 |
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| Gesetzestext | 2 |
| Text | 4 |
| unbekannt | 3 |
| License | Count |
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| Boden | 563 |
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