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.
Teil der Statistik "Erhebung bestimmter klimawirksamer Stoffe" Raum: Deutschland insgesamt 1 Allgemeine Angaben zur Statistik =================================== 1.1 Bezeichnung der Statistik Erhebung bestimmter klimawirksamer Stoffe (EVAS-Nr. 32421). 1.2 Grundgesamtheit Die Erhebung erfolgt bei Unternehmen, die bestimmte klimawirksame Stoffe herstellen, ein- oder ausführen oder in Mengen von mehr als 20 Kilogramm pro Stoff und Jahr zur Herstellung, Instandhaltung, Wartung oder Reinigung von Erzeugnissen verwenden. Hierzu zählen Halogenderivate der aliphatischen Kohlenwasserstoffe mit bis zu zehn Kohlenstoffatomen und die Fluorderivate der cyclischen Kohlenwasserstoffe mit bis zu zehn Kohlenstoffatomen. Die Stoffe werden als Kältemittel, Treibmittel in Aerosolerzeugnissen und bei der Verschäumung von Kunst- und Schaumstoffen verwendet und tragen zum Treibhauseffekt bei. 1.3 Statistische Einheiten (Darstellungs- und Erhebungseinheiten) Erfasst werden die Herstellung, Ein- und Ausfuhr bestimmter klimawirksamer Stoffe, sowie die Verwendung von Mengen von mehr als 20 Kilogramm pro Stoff und Jahr zur Herstellung, Instandhaltung, Wartung und Reinigung von Erzeugnissen. Den Berichtspflichtigen wird eine Stoffliste zur Verfügung gestellt, die alle relevanten Stoffe der Erhebung beinhaltet. 1.4 Räumliche Abdeckung Bundesgebiet (NUTS-O), NUTS = Nomenclature des unités territorales statistique (Systematik der Gebietseinheiten für die Statistik). Die Ergebnisse der Bundesländer werden auch von den Statistischen Ämtern der Länder veröffentlicht. 1.5 Berichtszeitraum/-zeitpunkt Der Berichtszeitraum war das Kalenderjahr 2022. Die Erhebung der klimawirksamen Stoffe wird jährlich zwischen Februar und Oktober für das Vorjahr durchgeführt. 1.6 Periodizität Die Erhebung wird jährlich seit 1996 durchgeführt. 1.7 Rechtsgrundlagen und andere Vereinbarungen Umweltstatistikgesetz (UStatG) in Verbindung mit dem Bundesstatistikgesetz (BStatG). Erhoben werden die Angaben zu § 10 Abs. 1 UStatG. Die Auskunftsverpflichtung ergibt sich aus § 14 Absatz 1 UStatG in Verbindung mit § 15 BStatG. EU-Verordnung Nr. 517/2014 DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES (endgültige Fassung 20.05.2014) über fluorierte Treibhausgase und zur Aufhebung der Verordnung (EG) Nr. 842/2006. 1.8 Geheimhaltung 1.8.1 Geheimhaltungsvorschriften Die erhobenen Einzelangaben werden nach § 16 B?Stat?G grundsätzlich geheim gehalten. Nur in ausdrücklich gesetzlich geregelten Ausnahmefällen dürfen Einzelangaben übermittelt werden. Eine solche Übermittlung von Einzelangaben ist insbesondere zulässig an: - öffentliche Stellen und Institutionen innerhalb des Statistischen Verbunds, die mit der Durchführung einer Bundes- oder europäischen Statistik betraut sind (z.B. die Statistischen Ämter der Länder, die Deutsche Bundesbank, das Statistische Amt der Europäischen Union [Eurostat]), – Dienstleister, zu denen ein Auftragsverhältnis besteht (I?T?Z?Bund als I?T-Dienstleister des Statistischen Bundesamtes, Rechenzentren der Länder). Nach § 16 Absatz 1 U?Stat?G dürfen an die fachlich zuständigen obersten Bundes- und Landesbehörden für die Verwendung gegenüber den Gesetzgebenden Körperschaften und für Zwecke der Planung, jedoch nicht für die Regelung von Einzelfällen, vom Statistischen Bundesamt und den statistischen Ämtern der Länder Tabellen mit statistischen Ergebnissen übermittelt werden, auch soweit Tabellenfelder nur einen einzigen Fall ausweisen. Nach § 16 Absatz 5 U?Stat?G übermitteln die statistischen Ämter der Länder dem Statistischen Bundesamt die von ihnen erhobenen, anonymisierten Einzelangaben für Zusatzaufbereitungen des Bundes und für die Erfüllung von über- und zwischenstaatlichen Aufgaben. Nach § 16 Absatz 6 U?Stat?G übermitteln das Statistische Bundesamt und die statistischen Ämter der Länder dem Umweltbundesamt für eigene statistische Auswertungen insbesondere zur Erfüllung europa- und völkerrechtlicher Pflichten der Bundesrepublik Deutschland, jedoch nicht zur Regelung von Einzelfällen, unentgeltlich Tabellen mit statistischen Ergebnissen, auch soweit Tabellenfelder nur einen einzigen Fall ausweisen. Die Tabellen dürfen nur von den für diese Aufgabe zuständigen Organisationseinheiten des Umweltbundesamtes gespeichert und genutzt und nicht an andere Stellen weitergegeben werden. Die Organisationseinheiten nach Satz 2 müssen von den mit Vollzugsaufgaben befassten Organisationseinheiten des Umweltbundesamtes räumlich, organisatorisch und personell getrennt sein. Nach § 16 Absatz 6 B?Stat?G ist es zulässig, den Hochschulen oder sonstigen Einrichtungen mit der Aufgabe unabhängiger wissenschaftlicher Forschung für die Durchführung wissenschaftlicher Vorhaben 1.) Einzelangaben zu übermitteln, wenn die Einzelangaben so anonymisiert sind, dass sie nur mit einem unverhältnismäßig großen Aufwand an Zeit, Kosten und Arbeitskraft den Befragten oder Betroffenen zugeordnet werden können (faktisch anonymisierte Einzelangaben), 2.) innerhalb speziell abgesicherter Bereiche des Statistischen Bundesamtes und der statistischen Ämter der Länder Zugang zu Einzelangaben ohne Namen und Anschrift (formal anonymisierte Einzelangaben) zu gewähren, wenn wirksame Vorkehrungen zur Wahrung der Geheimhaltung getroffen werden. Die Pflicht zur Geheimhaltung besteht auch für Personen, die Einzelangaben erhalten. 1.8.2 Geheimhaltungsverfahren Die erhobenen Einzelangaben werden nach § 16 BStatG geheim gehalten. Bei der Veröffentlichung der Erhebung bestimmter klimawirksamer Stoffe wird eine automatisierte primäre und sekundäre Geheimhaltung vorgenommen. 1.9 Qualitätsmanagement 1.9.1 Qualitätssicherung Im Prozess der Statistikerstellung werden vielfältige Maßnahmen durchgeführt, die zur Sicherung der Qualität der Daten beitragen. Diese werden insbesondere in Kapitel 3 (Methodik) erläutert. Die Maßnahmen zur Qualitätssicherung, die an einzelnen Punkten der Statistikerstellung ansetzen, werden bei Bedarf angepasst und um standardisierte Methoden der Qualitätsbewertung und -sicherung ergänzt. In Arbeitsgruppensitzungen mit dem Umweltbundesamt werden die Erhebungsmerkmale und Ergebnisse analysiert und gegebenenfalls weiterentwickelt. Darüber hinaus findet zweimal im Jahr eine Arbeitsgruppe AG Wasser/Klima der Statistischen Ämter der Länder zur Weiterentwicklung der Wasser- und Klimastatistiken statt. Zur Qualitätssicherung der Erhebungsunterlagen wird der Fragebogen jährlich evaluiert. 1.9.2 Qualitätsbewertung Die Ergebnisse der Erhebung bestimmter klimawirksamer Stoffe können als genau angesehen werden. Die Mengengrenze von mehr als 20 Kilogramm beeinträchtigt die Datenqualität unwesentlich. Geringfügige Fehlerquellen können sich durch die Art der Fragestellung sowie den Aufbau der Fragebogen ergeben. Diese können sich in falschen Aussagen infolge von Fehlinterpretationen der Fußnoten und Erläuterungen durch die Berichtspflichtigen widerspiegeln. Möglichen Fehlerquellen werden in der Phase der Aufbereitung durch gründliche Sichtkontrollen, verbunden mit manueller und maschineller Plausibilitätsprüfung entgegengewirkt. Eine weitere Fehlerquelle ist die Vollständigkeit des Berichtskreises. Um den Berichtskreis zu vervollständigen wird jährlich überprüft, ob neue Berichtseinheiten aus dem Unternehmensregister für die Erhebung relevant sind. 2 Inhalte und Nutzerbedarf =========================== 2.1 Inhalte der Statistik 2.1.1 Inhaltliche Schwerpunkte der Statistik Die Erhebung erfasst Unternehmen, die klimawirksame Stoffe herstellen, ein- oder ausführen oder in Mengen von mehr als 20 Kilogramm pro Stoff und Jahr zur Herstellung, Instandhaltung, Wartung oder Reinigung von Erzeugnissen verwenden. Erhoben wird die Verwendung nach Einsatzbereichen und Stoffarten. 2.1.2 Klassifikationssysteme Um statistische Einheiten in einer amtlichen Statistik einheitlich zu erfassen, dient die Klassifikation der Wirtschaftszweige (WZ 2008). Eine Stoffliste dient als zusätzliche Erläuterung zum Fragebogen, die den betroffenen Unternehmen als Übersicht mit allen relevanten klimawirksamen Stoffen der Erhebung zur Verfügung gestellt wird. 2.1.3 Statistische Konzepte und Definitionen Treibhausgase verfügen über ein unterschiedliches Erwärmungspotenzial, das sogenannte Global Warming Potential (GWP). Als Richtgröße dient die Klimawirksamkeit von Kohlendioxid (GWP von CO2 = 1), das heißt die Treibhauspotenziale anderer Stoffe bemessen sich relativ zu CO2. Der GWP-Wert = CO2-Äquivalent gibt das Treibhauspotenzial eines Stoffes an und damit seinen Beitrag zur Erwärmung der bodennahen Luftschicht. Die Mengen der Stoffe werden bei den Berichtspflichtigen in Kilogramm erfasst und danach maschinell in metrische Tonnen sowie in 1 000 Tonnen CO2-Äquivalente (GWP-Wert) umgerechnet. Die metrische Tonne entspricht dem Gewicht von 1 000 Kilogramm. 2.2 Nutzerbedarf Zu den Hauptnutzern dieser Erhebung zählt das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz sowie das Umweltbundesamt. Das UBA nutzt die Daten aus der Erhebung zur Erstellung des Nationalen Inventarberichtes, einer Berichterstattung unter der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen und dem Kyoto Protokoll, an die Europäische Kommission. Weitere Nutzer finden sich in Wirtschaftsverbänden, Medien und der Wissenschaft, wie zum Beispiel Hochschulen und Forschungsinstitute sowie in der interessierten Öffentlichkeit. 2.3 Nutzerkonsultation Im Rahmen von Veranstaltungen mit Forschungsinstituten sowie den Fachausschüssen werden die Interessen der Hauptnutzer über verschiedene Wege berücksichtigt und gewünschte Änderungen an Ausprägungen bestehender Merkmale werden entsprechend dem Stand der Entwicklung angepasst. Die von Seiten der Ministerien oder Verbänden gewünschten Veränderungen im bestehenden Erhebungsmodus lassen sich auf nationaler Ebene mittels Gesetzesänderungen umsetzen. 3 Methodik =========== 3.1 Konzept der Datengewinnung Die Daten werden jährlich dezentral durch die Statistischen Ämter der Länder als Primärerhebung erhoben. Alle berichtspflichtigen Unternehmen übermitteln über ein elektronisches Verfahren (Online-Erhebung IDEV) ihre Angaben an die Statistischen Ämter der Länder. Papierfragebögen sind nur zugelassen, wenn die zuständige Stelle auf Antrag (Härtefälle) eine Ausnahme zulässt. Im Berichtsjahr 2022 wurden bundesweit 14 226 Unternehmen befragt, von denen 5 097 die Kriterien des Berichtskreises zu § 10 (1) UStatG erfüllten. 3.2 Vorbereitung und Durchführung der Datengewinnung Die Befragung wird dezentral durch die Statistischen Ämter der Länder online mittels IDEV-Fragebogen durchgeführt. Die berichtspflichtigen Unternehmen übermitteln ihre Daten an die Statistischen Ämter der Länder. Bei der Erhebung wurde auf Fragebogen-Pre-Tests verzichtet, alternativ wurde die Erhebungsunterlage durch die Gruppe AG-Design standardisiert. 3.3 Datenaufbereitung (einschließlich Hochrechnung) Nach Eingang der Erhebungsunterlagen schließt sich ein Prüfverfahren in Form einer Plausibilitätskontrolle an. Grundsätzlich wird bei fehlenden oder unplausiblen Daten bei den Berichtspflichtigen nachgefragt. Danach stellt das Statistische Bundesamt (Destatis) aus den Länderdaten die Bundesergebnisse zusammen. Da es sich um eine Totalerhebung mit Abschneidegrenze handelt, werden keine Hochrechnungsverfahren eingesetzt. 3.4 Preis- und Saisonbereinigung, andere Analyseverfahren Der Berichtszeitraum umfasste ein volles Kalenderjahr, saison- oder kalenderbedingte Effekte wurden nicht beobachtet. 3.5 Beantwortungsaufwand Mit dem Berichtsjahr 2022 wurde der IDEV Fragebogen (A, B und C für gruppenspezifische Einheiten) zusammengefasst. Durch eine gezielte Filterführung und damit einhergehenden Ausblendung nicht relevanter Bereiche, soll der Beantwortungsaufwand minimiert werden. 4 Genauigkeit und Zuverlässigkeit ================================== 4.1 Qualitative Gesamtbewertung der Genauigkeit Die Ergebnisse der Erhebung bestimmter klimawirksamer Stoffe können als genau angesehen werden, da es sich um eine Totalerhebung mit Abschneidegrenze handelt. Daraus resultiert, dass stichprobenbedingte Fehler ausgeschlossen werden können. Die aktuellen Angaben werden mit denen der vergangenen Berichtsjahre verglichen und die Angaben gegebenenfalls rückgefragt. 4.2 Stichprobenbedingte Fehler Entfällt. 4.3 Nicht-Stichprobenbedingte Fehler Systematische Fehler durch Mängel in der Erfassungs-/ Auswahlgrundlage: Bei der Ermittlung der Auswahlgesamtheit können Fehler auftreten, da einige Unternehmen den Statistischen Ämtern der Länder noch nicht bekannt sind und sich daher noch nicht im Berichtskreis befinden. Über die Korrekturquote kann nur in den jeweiligen Statistischen Ämtern der Länder eine Aussage getroffen werden. Verzerrung durch Antwortausfälle auf Ebene der Einheiten und Merkmale: Es werden keine Imputationsmethoden angewandt. Jedoch werden grundsätzlich fehlende oder unplausible Angaben von den jeweiligen Statistischen Ämtern der Länder bei den Auskunftspflichtigen telefonisch oder schriftlich nachgefragt. 4.4 Revisionen Laufende Revisionen sieht die Erhebung nicht vor. 5 Aktualität und Pünktlichkeit =============================== 5.1 Aktualität Unter Aktualität einer Statistik versteht man die Zeitspanne zwischen dem Berichtszeitraum und der Veröffentlichung erster Ergebnisse. Die Zeitspanne zwischen dem Berichtszeitraum und der Veröffentlichung betrug für detaillierte, endgültige Ergebnisse 13 Monate. Somit stehen für das Berichtsjahr 2022 seit Januar 2024 endgültige Ergebnisse zur Verfügung. Die Veröffentlichung erfolgte zunächst in Form einer Pressemitteilung und zwei Tabellen auf der Themenseite Umwelt/Klimawirksame Stoffe des Statistischen Bundesamtes (www.destatis.de). Für diese Erhebung werden keine vorläufigen Ergebnisse erstellt. 5.2 Pünktlichkeit Eine Statistik ist pünktlich, wenn die Ergebnisse zu dem vorab geplanten und gegebenenfalls bekannt gegebenen Termin veröffentlicht werden. Die Ergebnisse wurden pünktlich an das Umweltbundesamt übermittelt. Die nationale Veröffentlichung der Ergebnisse erfolgte ebenfalls pünktlich durch eine Pressemitteilung und zwei Internettabellen. 6 Vergleichbarkeit =================== 6.1 Räumliche Vergleichbarkeit Ab dem Berichtsjahr 2006 erfolgte eine Berichtskreisausweitung. Um die Vergleichbarkeit des Treibhauspotenzials (C02-Äquivalente) darzustellen sind die Werte für die Berichtsjahre bis 2009 rückwirkend an den Stand der C02-Äquivalente nach IPPC - 2007 angepasst worden. 6.2 Zeitliche Vergleichbarkeit Im Berichtsjahr 2006 wurde, aufgrund des neuen UStatG 2005, erstmals die Herstellung, Ein- und Ausfuhr klimawirksamer Stoffe erhoben, so dass für diese Merkmale eine Vergleichbarkeit für die Jahre 2006 bis 2022 möglich ist. Ab dem Berichtsjahr 2022 wurde aufgrund der gesetzlichen Änderung des § 10 Abs. 1 UStatG eine neue Stoffgruppe – H-FCKW aufgenommen. Eine zeitliche Vergleichbarkeit dieser Stoffgruppe ist erst mit den späteren Berichtsjahren möglich. 7 Kohärenz =========== 7.1 Statistikübergreifende Kohärenz Eine nur bedingte Vergleichbarkeit der Erhebung bestimmter klimawirksamer Stoffe besteht mit der Erhebung zu Handel und Abgabe von Schwefelhexafluorid und Stickstofftrifluorid - die zentral jährlich vom Statistischen Bundesamt durchgeführt wird. 7.2 Statistikinterne Kohärenz Entfällt. 7.3 Input für andere Statistiken Die Ergebnisse der Erhebung bestimmter klimawirksamer Stoffe werden vom Umweltbundesamt für den Nationalen Inventarbericht sowie die Klimaberichterstattung der Bundesrepublik Deutschland an die EU verwendet. 8 Verbreitung und Kommunikation ================================ 8.1 Verbreitungswege Pressemitteilungen: Die jährliche Pressemitteilung kann über die Homepage des Statistischen Bundesamtes (www.destatis.de) heruntergeladen werden. Veröffentlichungen: Die Ergebnisse der Erhebung bestimmter klimawirksamer Stoffe werden zudem in Form von Tabellen und Grafiken auf der Internetseite des Statistischen Bundesamtes zur Verfügung gestellt. Eigene Veröffentlichungen der Statistischen Ämter der Länder sind gegebenenfalls über die Webseite des jeweiligen Landesamtes zugänglich. Online-Datenbank: Ergebnisse der Statistik können in GENESIS-Online (www.destatis.de/genesis) unter dem Statistik-Code 32421 abgerufen werden. Zugang zu Mikrodaten: Entfällt. Sonstige Verbreitungswege: Entfällt. ? 8.2 Methodenpapiere/Dokumentation der Methodik Berichterstattung unter der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen und dem Kyoto-Protokoll 2016 Climate Change Nr. 23/2016. Nationaler Inventarbericht zum Deutschen Treibhausgasinventar 1990-2020 (Umweltbundesamt) (www.umweltbundesamt.de/publikationen). Als Grundlage für die Berechnung der C02-Äquivalente der klimawirksamen Stoffe dient der IPPCC 5th Assessment Report, Climate Change 2013. Laut Beschlüssen von Durban ist der Report verbindlich ab dem Berichtsjahr 2021 für die Emissionsberichterstattung (Post-Kyoto). 8.3 Richtlinien der Verbreitung Veröffentlichungskalender: Der Veröffentlichungstermin für die jährliche Pressemitteilung der Erhebung bestimmter klimawirksamer Stoffe wird im Veröffentlichungskalender der Pressestelle festgehalten und im Internet veröffentlicht. Zugriff auf den Veröffentlichungskalender: Der aktuelle Veröffentlichungskalender kann über die Internetseite www.destatis.de eingesehen werden. Zugangsmöglichkeiten: www.destatis.de 8.4 Kontaktinformation Statistisches Bundesamt Gustav-Stresemann-Ring 11 65189 Wiesbaden Tel: +49 (0) 611 / 75 2405 www.destatis.de/kontakt © Statistisches Bundesamt, Wiesbaden 2024
Die stratosphärische Ozonschicht bietet der Erde einen wirkungsvollen Schutzschild gegen den ultravioletten, schädigenden Anteil der solaren Strahlung. Der anthropogene Ozonabbau, verursacht durch Emissionen von langlebigen Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKWs), war eines der größten Umweltprobleme der letzten Jahrzehnte. Emissionen von FCKWs wurden infolge des Montrealer Abkommens von 1987 stark reduziert und eine langsame Erholung der Ozonschicht wird im Laufe der nächsten Jahrzehnte erwartet. Im Gegensatz dazu werden die Emissionen von sehr kurzlebigen Halogenverbindungen (Very Short-Lived Halocarbons, VSLH), welche auch stratosphärisches Ozon zerstören, aufgrund von neuen Technologien ansteigen. Chemische Oxidationsprozesse in der marinen Umwelt, insbesondere die neuartigen Behandlungsverfahren von Ballastwasser, und anwachsende tropische Makroalgenkulturen beeinflussen biogeochemische Kreisläufe und können zu einem starken Anstieg der VSLH Produktion und Emission führen. Zusätzlich zu ihrem schädlichen Effekt auf die Ozonschicht, beeinflussen VSLH den atmosphärischen Strahlungsantrieb und das Vermögen der Atmosphäre viele natürliche und anthropogene Spurenstoffe zu entfernen (atmosphärische Oxidationspotential). Momentan ist nur sehr wenig über die zukünftig zu erwartenden anthropogenen VSLH Emissionen aus dem Ozean sowie ihre bedrohliche Wirkung auf die atmosphärische Chemie bekannt und fundierte wissenschaftliche Untersuchungen sind dringend erforderlich. Das Ziel dieses Antrages ist es, momentane und zukünftige Emissionen anthropogener VSLH und ihren Einfluss auf atmosphärische Zusammensetzung und Chemie zu quantifizieren. Ein besonderer Fokus liegt auf der Untersuchung einer möglichen neuen Bedrohung der stratosphärischen Ozonschicht. In einem ersten Schritt werden globale Karten der ozeanischen Emissionen von anthropogenen VSLH erstellt. Im zweiten Schritt wird, basierend auf atmosphärischer Chemie-Transport Modellierung, die Entwicklung der anthropogenen VSLH in der Atmosphäre quantifiziert. Zu diesem Zweck werden Küsten-auflösende Modellsysteme entwickelt, welche später dazu beitragen Parametrisierungen anthropogener VSLH Prozesse für globale Klima-Chemie Modelle zu erstellen. In einem dritten Schritt wird der globale Einfluss der anthropogenen VSLH auf Ozonabbau, Strahlungsantrieb und atmosphärisches Oxidationspotential bestimmt und mögliche Rückkopplungsmechanismen werden identifiziert. Der interdisziplinäre Forschungsplan umfasst die Synthese existierender Daten, Messungen, sowie Ozean-Zirkulation-, Biogeochemie- und atmosphärische Klima-Chemie Modellierung. Das Forschungsvorhaben wird die Frage beantworten, ob anthropogene Aktivitäten in der marinen Umwelt eine Bedrohung für die stratosphärische Ozonschicht darstellen. Solch eine Risikoabschätzung ist von großer gesellschaftlicher Bedeutung und liefert entscheidende Information für politische Entscheidungsträger bezüglich der Planung zukünftiger menschlicher Aktivitäten.
Die stratosphärische Ozonschicht absorbiert die UV-C und UV-B Sonnenstrahlung und schützt damit Pflanzen, Tiere und Menschen vor Strahlenschäden. Durch anthropogen emittierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs) wird die Ozonschicht abgebaut. Da FCKWs seit dem Montrealer Protokoll stark zurückgegangen sind, werden halogenierte Verbindungen wie Chlormethan (CH3Cl), die aus natürlichen Quellen freigesetzt werden, für den Abbau der Ozonschicht in der Stratosphäre zunehmend relevant. CH3Cl ist das am häufigsten vorkommende chlorhaltige Spurengas in der Erdatmosphäre, das für etwa 17% der durch Chlor katalysierten Ozonzerstörung in der Stratosphäre verantwortlich ist. Daher wird CH3Cl vornehmlich die zukünftigen Gehalte an stratosphärischem Chlor bestimmen. Die aktuellen Schätzungen des globalen CH3Cl-Budgets und die Verteilung der Quellen und Senken sind sehr unsicher. Ein besseres Verständnis des atmosphärischen CH3Cl-Budgets ist daher das Hauptziel dieses Projektes.Die Analyse stabiler Isotopenverhältnisse von Wasserstoff (H), Kohlenstoff (C) und Chlor (Cl) hat sich zu einem wichtigen Werkzeug zur Untersuchung des atmosphärischen CH3Cl-Budgets entwickelt. Das zugrundeliegende Konzept besteht darin, dass das atmosphärische Isotopenverhältnis einer Verbindung wie CH3Cl gleich der Summe der Isotopenflüsse aus allen Quellen angesehen werden kann, korrigiert um den gewichteten durchschnittlichen kinetischen Isotopeneffekt aller Abbauprozesse. Dadurch ist es möglich, die Bedeutung wichtiger Quellen und Senken mit bekannten Isotopensignaturen zu entschlüsseln. Eine Grundvoraussetzung für detaillierte Hochrechnungen des globalen Budgets ist die Bestimmung der durchschnittlichen Isotopenverhältnisse von H, C und Cl des troposphärischen CH3Cl. Aufgrund der relativ geringen Konzentration von atmosphärischem CH3Cl von ~550 ppbv stellt dies eine große messtechnische Herausforderung dar. Daher liegt der Schwerpunkt dieses Antrags auf der erfolgreichen Entwicklung von Dreifachelement-Isotopenmethoden zur genauen Messung von atmosphärischem CH3Cl.Im ersten Schritt wird ein Probenahmesystem für große Luftmengen konstruiert und für die Messungen der stabilen Isotopenverhältnisse von CH3Cl optimiert. Das Probenahmegerät wird zunächst im Labor getestet und dann zum Sammeln von Luftproben an drei verschiedenen Orten eingesetzt: an der Universität Heidelberg, am Hohenpeißenberg und im Schneefernerhaus. Die Probenahmen werden über einen Zeitraum von einem Jahr durchgeführt, um möglichst auch saisonale Schwankungen zu erfassen. Die Isotopenverhältnisse der Proben werden mit modernsten massenspektrometrischen Methoden im Labor gemessen. Die Ergebnisse aller Standorte und Zeitpunkte werden in der Gesamtheit evaluiert, um die durchschnittlichen stabilen H-, C und Cl-Isotopenwerte einschließlich ihrer saisonalen Schwankungen darzustellen. Abschließend werden die Daten hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit für komplexe numerische Modelle kritisch diskutiert.
Entwicklung eines Frueherkennungssystems, anhand dessen das Risikopotential bei Vermeidung, Verminderung, Verwertung und Beseitigung von Abfaellen ermittelt werden kann. Identifizierung von Schwelgasen, getrennte Erfassung von halogenierten Kohlenwasserstoffen. Multisensorkopf zur Erfassung von krebserregenden Loesungsmitteln (Benzol etc.) in geringen Konzentrationen in Gemischen mit Ketonen, Alkoholen, Aldehyden etc. (Schnelltest, Verwendung neuronaler Netze).
Bei vielen historisch ueberlieferten Experimenten in der Chemie-Ausbildung liegt ein beachtliches Potential der Schadstoffbildung von z.T. erheblicher toxikologischer Relevanz. Wie wir erstmalig feststellen konnten, werden z.B. bei dem Beilstein-Test zum einfachen qualitativen Nachweis von organischen Halogenverbindungen erhebliche Mengen an hochtoxischen Dioxinen und Furanen gebildet. Hierdurch koennen Studierende wie auch Laborraeume signifikant kontaminiert werden. Dies zum Anlass nehmend, haben wir gemeinsam mit dem Institut fuer Organische Chemie (Prof. Dr. H. Hopf) eine systematische experimentelle Untersuchungsreihe ins Leben gerufen, in der gaengige Ausbildungsversuche aus Standardlehrbuechern auf ihre Umwelt- und Arbeitsplatzrelevanz untersucht werden. Hieraus sind inzwischen mehrere gemeinsame Publikationen entstanden, die bei uns wie auch an anderen Hochschulen zu einer allmaehlichen Anpassung der Ausbildung in der Chemie an die Erfordernisse des Umweltschutzes und der Arbeitshygiene beitragen werden.
We propose to use positron emission tomography (PET) for imaging of tracer migration in a soil horizon, to be coupled with image simulation using the lattice Boltzmann equation (LBE) modeling approach. PET enables direct visualization of inert KF or KBr solute migration at the soil horizon scale, but also reactive halogenated organic target (2,4-D and MCPA) compound migration down to nM concentrations once radiolabelling with 18F or 76Br marker is achieved. Retardation at biogeochemical interfaces with different sorption properties will thus be imaged in-situ. Theoretical image simulation for process verification will be enabled by introducing a multi-grid approach and additional kinetic boundary conditions in the parallelized LBE solver. As a boundary condition for the latter, the real pore scale and distribution of biogeochemical interfaces will be derived by X-ray computer-tomography (XCT) down to 300 nm spatial voxel resolution. The aim is to produce by both approaches velocity field movies due to heterogeneous biogeochemical retardation of the target compounds with high resolution in both the spatial and temporal scale (4D).
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.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 235 |
| Europa | 21 |
| Land | 13 |
| Weitere | 10 |
| Wissenschaft | 96 |
| Zivilgesellschaft | 5 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 1 |
| Daten und Messstellen | 9 |
| Förderprogramm | 232 |
| Gesetzestext | 1 |
| Text | 4 |
| unbekannt | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 5 |
| Offen | 242 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 218 |
| Englisch | 55 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Bild | 1 |
| Datei | 10 |
| Dokument | 3 |
| Keine | 188 |
| Webseite | 59 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 216 |
| Lebewesen und Lebensräume | 227 |
| Luft | 221 |
| Mensch und Umwelt | 247 |
| Wasser | 210 |
| Weitere | 243 |