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Bestimmung von Ozonabbauraten über der Arktis und Antarktis mittels Ozonsonden- und Satellitendaten
(2005)
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der chemischen Ozonzerstörung im arktischen und antarktischen stratosphärischen Polarwirbel. Diese wird durch Abbauprodukte von anthropogen emittierten Fluorchlorkohlenwasserstoffen und Halonen, Chlor- und Bromradikale, verursacht. Studien in denen der gemessene und modellierte Ozonabbau verglichen wird zeigen, dass die Prozeße bekannt sind, der quantitative Verlauf allerdings nicht vollständig verstanden ist. Die Prozesse, die zur Ozonzerstörung führen sind in beiden Polarwirbeln ähnlich. Allerdings fällt als Konsequenz unterschiedlicher meteorologischer Bedingungen der chemische Ozonabbau im arktischen Polarwirbel weniger drastisch aus als über der Antarktis. Der arktische Polarwirbel ist im Mittel stärker dynamisch gestört als der antarktische und weist eine stärkere Jahr-zu-Jahr Variabilität auf. Das erschwert die Messung des chemischen Ozonabbaus. Zur Trennung des chemischen Ozonabbaus von der dynamischen Umverteilung des Ozons im arktischen Polarwirbel wurde die Matchmethode entwickelt. Bei dieser Methode werden Luftpakete innerhalb des Polarwirbels mehrfach beprobt, um den chemischen Anteil der Ozonänderung zu quantifizieren. Zur Identifizierung von doppelt beprobten Luftpaketen werden Trajektorien aus Windfeldern berechnet. Können zwei Messungen im Rahmen bestimmter Qualitätskriterien durch eine Trajektorie verbunden werden, kann die Ozondifferenz zwischen beiden Sondierungen berechnet und als chemischer Ozonabbau interpretiert werden. Eine solche Koinzidenz wird Match genannt. Der Matchmethode liegt ein statistischer Ansatz zugrunde, so dass eine Vielzahl solcher doppelt beprobter Luftmassen vorliegen muss, um gesicherte Aussagen über die Ozonzerstörung gewinnen zu können. So erhält man die Ozonzerstörung in einem bestimmten Zeitintervall, also Ozonabbauraten. Um die Anzahl an doppelt beprobten Luftpackten zu erhöhen wurde eine aktive Koordinierung der Ozonsondenaufstiege entwickelt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Matchkampagnen während des arktischen Winters 2002/2003 und zum ersten Mal während eines antarktischen Winter (2003) durchgeführt. Aus den gewonnenen Daten wurden Ozonabbauraten in beiden Polarwirbeln bestimmt. Diese Abbauraten dienen zum einen der Evaluierung von Modellen, ermöglichen aber auch den direkten Vergleich von Ozonabbauraten in beiden Polarwirbeln. Der Winter 2002/2003 war zu Beginn durch sehr tiefe Temperaturen in der mittleren und unteren Stratosphäre charakterisiert, so dass die Matchkampagne Ende November gestartet wurde. Ab Januar war der Polarwirbel zeitweise stark dynamisch gestört. Die Kampagne ging bis Mitte März. Für den Höhenbereich von 400 bis 550 K potentieller Temperatur (15-23 km) konnten Ozonabbauraten und der Verlust in der Gesamtsäule berechnet werden. Die Ozonabbauraten wurden in verschiedenen Tests auf ihre Stabilität überprüft. Der antarktische Polarwirbel war vom Beginn des Winters bis Mitte Oktober 2003 sehr kalt und stellte Ende September kurzzeitig den Rekord für die größte bisher aufgetretene Ozonloch-Fläche ein. Es konnten für den Kampagnenzeitraum, Anfang Juni bis Anfang Oktober, Ozonabbauraten im Höhenbereich von 400 bis 550 K potentieller Temperatur ermittelt werden. Der zeitliche Verlauf des Ozonabbaus war dabei auf fast allen Höhenniveaus identisch. Die Zunahme des Sonnenlichtes im Polarwirbel mit der Zeit führt zu einem starken Anwachsen der Ozonabbauraten. Ab Mitte September gingen die Ozonabbauraten auf Null zurück, da bis zu diesem Zeitpunkt das gesamte Ozon zwischen ca. 14 und 21 km zerstört wurde. Im letzten Teil der Arbeit wird ein neuer Algorithmus auf Basis der multivariaten Regression vorgestellt, mit dem Ozonabbauraten aus Ozonprofilen verschiedener Sensoren gleichzeitig berechnet werden können. Dabei können neben der Ozonabbaurate die systematischen Fehler zwischen den einzelnen Sensoren bestimmt werden. Dies wurde exemplarisch am antarktischen Winter 2003 für das 475 K potentielle Temperatur Niveau gezeigt. Neben den Ozonprofilen der Sonden wurden Daten von zwei Satellitenexperimenten verwendet. Die mit der multivariaten Matchtechnik berechneten Ozonabbauraten stimmen gut mit den Ozonabbauraten der Einzelsensor-Matchansätze überein.
Inhalt:
-Ulrich Päßler: Plantae des États-Unis Rediscovered Pages from Alexander von Humboldt’s United States Diary
-Ottmar Ette: Texto-isla y escritura archipiélica: „Isle de Cube. Antilles en général“ de Alexander von Humboldt
-Thomas Heyd: Alexander von Humboldt y la unidad de la naturaleza
-Cettina Rapisarda: Lava memoriae deodati dolomieu Alexander von Humboldts Gesteinsstudien in Neapel
-Ingo Schwarz: Fahndung nach geraubtem Gold und Silber – 1839
-Ulrich Stottmeister: Umweltgedanken zu Alexander von Humboldt
-Günter Hoppe: Ein Museumsdiebstahl vor 144 Jahren
Alexander von Humboldt hat auf der Grundlage des Wissens seiner Zeit in den Schlussfolgerungen zu seinen Messungen zu Boden, Luft und Wasser gelegentlich auch offene Fragen formuliert und Vermutungen geäußert. Es ist das Ziel dieses Beitrages, frühe Veröffentlichungen daraufhin zu prüfen, ob die damaligen Annahmen mit dem heutigen naturwissenschaftlichen Wissen bestätigt werden können. Nach einer Darstellung der „Umweltsituation“ um 1800 folgt eine Diskussion der Anleitungen zur Beeinflussung der Bodenfruchtbarkeit und zur Ertragssteigerung. Humboldt erkannte bei seinen Untersuchungen zu methanhaltigen Grubengasen und der Erdatmosphäre einige uns heute aus der Klimadiskussion bekannte Effekte (z. B. die Rolle von Spurengasen auf die Eigenschaften von Gasmischungen, die Existenz atmosphärischer Stoffkreisläufe). Weniger bekannt sind Humboldts umfassende praktische Anleitungen zum Bau des 50 km langen Entwässerungstunnels „Meissner Erbstolln“ unter geologischen, technischen, ökonomischen und soziologischen Aspekten. Die zentrale Rolle von „dynamischen“ Gleichgewichten wird am heutigen ökologischen Zustand des Sees von Valencia (Venezuela) erläutert.