Sekundäre Aerosolbildung und Partikelwachstum in der tropischen oberen Troposphäre: Messungen der chemischen Zusammensetzung der Aerosolpartikel mittels Aerosolmassenspektrometrie

• Antragsteller: Dr. Johannes Schneider
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461448963

Die obere Troposphäre, insbesondere in den Tropen, stellt eine bedeutende Quellregion für atmosphärische Aerosolpartikel dar. Die dort aus der Gasphase neu gebildeten Partikel können sowohl abwärts in die mittlere und untere Atmosphäre transportiert werden und dort als Wolkenkondensationskeime wirken, als auch aufwärts in die Stratosphäre gelangen, wo sie zur stratosphärischen Aerosolschicht (Junge-Schicht) beitragen. Die Vorläufergase dieser Partikelbildung, die durch Konvektion in die obere Troposphäre gelangen, können einerseits schwefelhaltige Gase sein (SO2, H2SO4), andererseits aber auch organische Substanzen, z.B. Isopren und dessen Abbauprodukte. Die genauen Mechanismen der Bildung und des Wachstums dieser Partikel, ebenso die chemischen Zusammensetzung und die Quellen der Vorläufergase, sind noch nicht geklärt. Dieses Projekt befasst sich daher mit der Messung der chemischen Zusammensetzung der Vorläufergase sowie der neu gebildeten und der angewachsenen Partikel in der tropischen oberen Troposphäre über Brasilien im Rahmen der HALO Mission "CAFE-Brazil". Schwerpunkt des Vorhabens ist dabei die massenspektrometrische Analyse der angewachsenen Partikel mit einem flugzeuggetragenen Aerosolmassenspektrometer. In einem Vorläuferprojekt (ACRIDICON-CHUVA 2014) konnten wir nachgeweisen, dass ein bestimmtes Isopren-Abbauprodukt (IEPOX) für ca. 20% der organischen Aerosolmasse in der oberen Troposphäre verantwortlich ist. Das Ziel des hier beantragten Vorhabens ist daher, die Vorläufergase und Produktionsmechanismen der verbleibenden 80% zu identifizieren. Die Beobachtung von organischem Nitrat in der oberen Troposphäre legt nahe, dass auch Nitrat bei der Partikelbildung eine Rolle spielt, aber dieser Prozess ist ebenfalls noch nicht geklärt.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the "High Altitude and Long Range Research Aircraft" (HALO)