Flugzeuggetragene Messungen halogenierter Spurengase in der oberen Troposphäre und untersten Stratosphäre

• Antragstellerin: Dr. Tanja Schuck
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 401669047

Chlor- und bromhaltige Gase in der Atmosphäre schädigen die Ozonschicht und sind zudem häufig klimawirksam. Produktion und Verwendung von Substanzen wie Fluorchlorkohlenwasserstoffen, langlebigen chlorierten Lösungsmitteln und Halone sind durch das Montreal-Protokoll und seine Anhänge reglementiert, die jüngste Erweiterung, der Kigali-Anhang, wurde im Oktober 2016 verabschiedet. Der Erfolg dieser Regelungen spiegelt sich in abnehmenden atmosphärischen Mischungsverhältnissen wider. Als Folge des Auslaufens der Produktion vieler Stoffe nimmt jedoch die Menge ihrer Ersatzstoffe, z. B. langlebiger teilfluorierter Kohlenwasserstoffe (HFC), in der Atmosphäre zu, was zur Klimaerwärmung beiträgt. Derzeit verstärkt sich der Einsatz kurzlebiger HFC, sogenannter Hydrofluoroolefine (HFO), die in der Atmosphäre bereits nachweisbar sind. Das vorgeschlagene Projekt beinhaltet neue Messungen halogenierter Gase in der oberen Troposphäre und untersten Stratosphäre im Rahmen des Projekts CARIBIC, das Messungen an Bord eines Passagierflugzeugs durchführt. Die dabei im Fokus stehenden Themen sind: (1) HFO in der oberen Troposphäre, (2) interhemisphärische Gradienten halogenierter Gase und (3) der Einfluss des südasiatischen Sommermonsuns.Mit einer Flughöhe bis 12 km ermöglicht die Messplattform CARIBIC Untersuchungen in der oberen Troposphäre als Ausgangspunkt für isentropischen Transport in die unterste Stratosphäre. Mit Lebenszeiten von Tagen bis Wochen leben die neu entwickelten HFOs ausreichend lang, um in die obere Troposphäre transportiert zu werden. Messungen an der Tropopause ermöglichen es, das Potential des weiteren Transports von Halogenen in die Stratosphäre abzuschätzen. Im Sommer stellt der südasiatische Monsun einen weiteren Transportweg in die Stratosphäre dar. Er hat einen starken Einfluss auf die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre, da Luftmassen aus dicht besiedelten Regionen mit hohen Emissionen in große Höhen transportiert werden. Die Übereinstimmung zwischen berichteten Emissionen halogenierter Stoffe und Abschätzungen auf Basis von Messungen stimmen nicht immer gut überein. So nimmt z. B. CCl4 langsamer ab, als es aufgrund seiner atmosphärischen Lebensdauer und der berichteten Emissionen der Fall sein sollte. Kürzlich wurde dies auch für CFC-11 gezeigt. Halogenierte Stoffe stammen meist aus Industrieprozessen und werden vorwiegend auf der Nordhalbkugel emittiert, was zu ausgeprägten interhemisphärischen Gradienten führt. Veränderungen im Nord-Süd-Gradienten können durch Variation des atmosphärischen Transports oder der Emissionen verursacht werden. Eine Erweiterung des bisherigen auf Messungen an Bodenstationen basierenden Datensatzes durch flugzeuggetragene Messungen ermöglicht, bessere Randbedingungen für die derzeitigen Modelle zur Abschätzung von Emissionen zu setzen. Diese Fragestellung wird vor allem mit Daten von Flügen auf die Südhalbkugel und mittels eines existierenden 12-Box-Modells bearbeitet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien, Schweiz
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Andreas Engel
• Kooperationspartner: Dr. Stefan Reimann; Dr. Matt Rigby; Martin Vollmer