Deutsche Physikalische Gesellschaft e. V. (DPG)

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E-Verhandlungen 2003
Symposium SYSU
Hauptvorträge

Kosmische Strahlung, Aerosol und Klima

•Frank Arnold
MPI für Kernphysik; Saupfercheckweg 1; 69117 Heidelberg

Die Frage nach einem möglichen Einfluss der galaktischen kosmischen Strahlung (GKS) auf das Klima findet gegenwärtig zunehmendes Interesse. Ausgelöst wurde dies im wesentlichen durch zwei Beobachtungen: eine positive Korrelation von Wolken und GKS; eine Abnahme der GKS während der zurückliegenden 100 Jahre.

Da Wolken eine wichtige, bisher noch nicht gut verstandene Rolle, im Klimasystem spielen, stellt sich die Frage nach einem möglichen Einfluss der GKS auf das Klima. Ein denkbarer physikalischer Prozess, der eine Verbindung zwischen GKS und Wolken herstellen könnte, ist die Bildung von Wolkenkondensationskernen (WKK) durch die GKS. Der Vortrag diskutiert diesen Prozess.

Spektroskopische Untersuchung mikrophysikalischer Wolkenprozesse an levitierten Mikropartikeln

•Thomas Leisner, Tobias Achtzehn, Denis Duft, Rene Müller und Andreas Richter
Institut für Physik, TU Ilmenau, Postfach 100565, 98684 Ilmenau

Obwohl Wolken einen wichtigen Einfluss im Klimasystem der Erde ausüben, sind viele elementare Wolkenprozesse bislang nicht ausreichend verstanden. Wolkentröpfchen sind häufig extrem unterkühlte bzw. übersättigte Lösungen, welche Laboruntersuchungen nur schwer zugänglich sind. Wir untersuchen einzelne Mikrotröpfchen, die unter realistischen Bedingungen in einer elektrodynamischen Falle levitiert sind, mit Hilfe der elastischen Lichtstreuung sowie der Infrarot- und Ramanspektroskopie. Der Vortrag behandelt Ergebnisse zur Gasaufnahme, zu Phasenumwandlungen und zur Coulombstabilität von Wolkentröpfchen.

Einsatz der FTIR-Spektroskopie bei Simulationsexperimenten in der Aerosol- und Wolkenkammer AIDA

•Robert Wagner, Simone Büttner, Claudia Linke, Ottmar Möhler, Harald Saathoff, Martin Schnaiter, Olaf Stetzer, Werner Schöck und Ulrich Schurath
Forschungszentrum Karlsruhe, Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Postfach 3640, 76021 Karlsruhe

Die Fouriertransform-Infrarotspektroskopie in Kombination mit Mie-Rechnungen hat sich zu einer wichtigen Methode für die Untersuchung von Aerosolen entwickelt, mit der außer der chemischen Zusammensetzung auch die Massenkonzentration und die Größenverteilung der Partikel abgeleitet werden kann. Besonders geeignet ist die Methode zur berührungsfreien Charakterisierung stratosphärischer Aerosole (Polar Stratospheric Clouds = PSCs), die nur bei extrem tiefen Temperaturen existenzfähig sind. In diesem Vortrag soll anhand von ausgewählten Simulationsexperimenten in der kühl- und evakuierbaren Aerosolkammer AIDA am Forschungszentrum Karlsruhe die Leistungsfähigkeit der FTIR-Spektroskopie zur in-situ Charakterisierung atmosphärischer Kryoaerosole verdeutlicht werden.

Fernerkundung der Atmosphäre und der Erde vom Weltraum aus: Globale Messungen für Klima- und Atmosphärenforschung

•John P. Burrows
Institut für Umweltphysik und Fernerkundung, Universität Bremen, FB1, Postfach 330 440, 28334 Bremen

Die Erdoberfläche und die Atmosphäre bilden ein System, welches sowohl für die Biosphäre als auch für die Menschheit von grosser Wichtigkeit ist. Seit des Entstehens von Leben auf der Erde hat die Biosphäre die Zusammensetzung der Atmosphäre massgeblich beeinflusst. Seit der Industrialisierung haben die ansteigende Bevölkerungsdichte und der stetig wachsende Lebensstandard dazu geführt, dass die durch den Menschen verursachte (anthropogene)Verschmutzung nicht nur regionale, sondern globale Ausmasse annahm. Messungen von Fernerkundungsplattformen sind erforderlich um, (a) die physikalischen und chemischen Prozesse, die die Natur und das Verhalten der Atmosphäre bestimmen, zu verstehen, (b) globale Klimaveränderungen vorhersagen zu können und (c) möglichst genau den Einfluss der anthropogenen Aktivitäten abschätzen zu können. In diesem Vortrag sollen Fernerkundung und Klimaforschung diskutiert werden. Hierbei wird sich insbesondere auf die Ergebnisse des Global Ozone Monitoring Experiments (GOME) und die ersten Ergebnisses des Scanning Imaging Absorption spectroMeter for Atmospheric ChartographY (SCIAMACHY), welches als Nutzlast auf dem europäischen Erdbeobachtungssatelliten ENVISAT am 08.04.2003 gestartet wurde, bezogen.

Neuere Anwendungen der Differentiellen Optischen Absorptions Spektroskopie (DOAS)

•Irene Pundt
Institut für Umweltphysik, Im Neuenheimer Feld 229, 69120 Heidelberg

Das DOAS-Verfahren (z.B. Platt et al., 1984) hat sich in den letzten Jahren zu einer Meßmethode entwickelt, mit der sehr viele Spurenstoffe wie Ozon, NO₂, NO₃, HONO, HCHO, SO₂, BrO, IO, OClO, und Kohlenwasserstoffe mit zunehmender Genauigkeit gemessen werden können. DOAS wird verwendet für troposphärische Messungen mittels künstlicher Lichtquellen und für gesamtatmosphärische Messungen mit Sonnen-, Mond-, oder Sternlicht. Langpfad-DOAS-Geräte werden für die Messung troposphärischer Spurengase eingesetzt. Sie sind ausgestattet mit einer kontinuierlichen Lichtquelle, von der ein Lichtstrahl in Richtung eines ca. 200-10000 m weit entfernten Retro-Reflektors ausgesandt wird. Ein Teleskop nahe der Lichtquelle koppelt das Licht nach Durchlaufen des Lichtweges in einen Spektrographen ein. In den letzten Jahren sind erhebliche Fortschritte bezüglich der Qualität der Messungen und der Auswerteverfahren erzielt worden. Die Verwendung von CCD Arrays erlaubt es nun, mehr als zehn verschiedene Spektren gleichzeitig mit einem Spektrographen zu messen. Möglich ist somit die simultane Messung über viele verschiedene Wege. Damit können durch Anwendung tomographischer Methoden 2-3 D Verteilungen der Konzentration bestimmt werden.

Im Vortrag werden verschiedene neuere DOAS Experimente von verschiedenen Plattformen (z. B. Boden, Flugzeug), sowie deren Ergebnisse vorgestellt.

Neue Perspektiven atmosphärischer Fernerkundung: Femtosekunden-Weißlicht-LIDAR

•Ludger Wöste
Institut für Experimentalphysik, Freie Universität Berlin, Arnimallee 14, 14195 Berlin

Bei der Wechselwirkung leistungsstarker fs-LIDAR mit Luft kommt es zur Bildung ausgedehnter Plasmakanäle, deren außergewöhnliche optische und elektrische Eigenschaften faszinierende Perspektiven der Erforschung der Atmosphäre eröffnen. So können damit Spurenstoffe und Aerosolverteilungen über größere Distanzen hinweg analysiert werden, es bieten sich auch neue Möglichkeiten der Messung bislang unzugänglicher atmosphärischer Parameter, und es ergeben sich Perspektiven der Beeinflussung von Gewittern. Insgesamt werden im Vortrag folgende Aspekte diskutiert: Konventionelle Messmethoden und deren Grenzen; das Prinzip des Femtosekunden-LIDARS; Bildung und Ausbreitung von Plasmakanälen in Luft; Absorptionsmessungen an atmosphärischen Spurenstoffen; Messungen am Aerosol und elektrisches Verhalten.

Primäre Photoprozesse atmosphärischer Spurengase

•Roman Flesch¹, Jürgen Plenge¹ und Eckart Rühl^2
1Fachbereich Physik, Universität Osnabrück, Barbarastr. 7, 49069 Osnabrück
²Institut für Physikalische Chemie, Universität Würzburg, Am Hubland, 97074 Würzburg.

Es werden Laborexperimente zur Photofragmentation atmosphärischer Spurengase vorgestellt, die auf einem neuartigen Ansatz basieren. Die Photolyse atmosphärischer Gase erfolgt im UV/Sichtbar-Bereich mittels eines gepulsten Lasersystems. Die neutralen Photofragmente werden nachfolgend mit zeitkorrelierter, durchstimmbarer Vakuum-UV-Strahlung photoionisiert. Die gebildeten Photoionen werden in einem Flugzeitmassenspektrometer detektiert.
Dieser Ansatz erlaubt (a) die Identifizierung aller Photofragmente, die durch die primäre Photolyse gebildet werden; (b) die Ermittlung der Quantenzustände der neutralen Photoprodukte durch Ausnutzung ihrer Autoionisationseigenschaften; (c) die quantitative Bestimmung von Verzweigungsverhältnissen und Quantenausbeuten.
Es werden aktuelle Experimente aus dem Bereich der Photofragmentation stratosphärischer Halogen-Sauerstoff-Verbindungen vorgestellt, die eine Schlüsselrolle im Zusammenhang mit der polaren Ozonzerstörung spielen. Insbesondere werden die Photolyseprozesse der Spurengase Chlormonoxid (ClO), Chloroxid-Dimer (Cl₂O₂) und Bromnitrat (BrONO₂)) eingehend diskutiert.

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Zuletzt geändert am 08.04.2003

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