Nukleation in ternären Dampfgemischen

Die Variabilität des globalen Klimas gewinnt zunehmend an Bedeutung, zumal neben wissenschaftlichen Fragen auch wirtschaftliche Aspekte immer mehr in den Vordergrund treten. In neuerer Zeit wird insbesondere die Möglichkeit anthropogen verursachter Erwärmung des bodennahen Klimas und die damit verbundenen Folgen intensiv diskutiert. In diesem Zusammenhang sind die atmosphärischen Aerosole von großer Bedeutung, deren Einfluß im Vergleich zu den Treibhausgasen oder zum stratosphärischen Ozon jedoch gegenwärtig noch schwer quantitativ abschätzbar ist. Die in der Atmosphäre suspendierten flüssigen oder festen Teilchen haben erheblichen Einfluß auf die Strahlungsbilanz der Erde. Die Wirkung kann dabei direkt auf die Strahlung sein, indem die Teilchen selbst Strahlung absorbieren oder streuen, oder indirekt, indem Aerosolpartikel als Wolkenkondensationskerne die Wolkenbildung beeinflussen und dadurch eine Änderung der globalen Albedo hervorrufen. In diesem Projekt soll die Teilchenneubildung in ternären Dampfgemischen bestehend aus Wasser, Salpetersäure/Salzsäure und Ammoniak untersucht werden. Besonders bei der Salpetersäure geht man heute davon aus, daß sie zu den wichtigsten löslichen Spurengasen in der Atmosphäre gehört. Modellrechnungen weisen darauf hin, daß solche ternären Dampfsysteme zu Teilchenneubildungen in der Atmosphäre führen können. Im beantragten Projekt wäre es erstmalig möglich, die entsprechenden numerischen Modelle durch quantitative Laborexperimente zu testen. Dabei soll ein speziell entwickeltes Laserstreulichtverfahren eingesetzt werden (Constant-Angle-Mie-Scattering-Methode, CAMS), das eine berührungsfreie quantitative Messung von Anzahlkonzentration und Wachstumskinetik kondensierender Tröpfchen gestattet. Vergleiche mit numerischen Modellen werden in Zusammenarbeit mit Prof. M. Kulmala und seiner Arbeitsgruppe an der Universität Helsinki durchgeführt werden. Die vorgeschlagenen Experimente könnten zu einem wesentlichen Fortschritt in der Beschreibung der atmosphärischen Wolken- und Nebelbildung beitragen. In weiterer Folge würden die Ergebnisse dieses Projekts auch eine Weiterentwicklung der globalen Klimamodelle ermöglichen, in denen der Einfluß der Aerosole gegenwärtig noch sehr unzureichend berücksichtigt ist.

Die Variabilität des globalen Klimas gewinnt zunehmend an Bedeutung, zumal neben wissenschaftlichen Fragen auch wirtschaftliche Aspekte immer mehr in den Vordergrund treten. In neuerer Zeit wird insbesondere die Möglichkeit anthropogen verursachter Erwärmung des bodennahen Klimas und die damit verbundenen Folgen intensiv diskutiert. In diesem Zusammenhang sind die atmosphärischen Aerosole von großer Bedeutung, deren Einfluß im Vergleich zu den Treibhausgasen oder zum stratosphärischen Ozon jedoch gegenwärtig noch schwer quantitativ abschätzbar ist. Die in der Atmosphäre suspendierten flüssigen oder festen Teilchen haben erheblichen Einfluß auf die Strahlungsbilanz der Erde. Die Wirkung kann dabei direkt auf die Strahlung sein, indem die Teilchen selbst Strahlung absorbieren oder streuen, oder indirekt, indem Aerosolpartikel als Wolkenkondensationskerne die Wolkenbildung beeinflussen und dadurch eine Änderung der globalen Albedo hervorrufen. In diesem Projekt soll die Teilchenneubildung in ternären Dampfgemischen bestehend aus Wasser, Salpetersäure/Salzsäure und Ammoniak untersucht werden. Besonders bei der Salpetersäure geht man heute davon aus, daß sie zu den wichtigsten löslichen Spurengasen in der Atmosphäre gehört. Modellrechnungen weisen darauf hin, daß solche ternären Dampfsysteme zu Teilchenneubildungen in der Atmosphäre führen können. Im beantragten Projekt wäre es erstmalig möglich, die entsprechenden numerischen Modelle durch quantitative Laborexperimente zu testen. Dabei soll ein speziell entwickeltes Laserstreulichtverfahren eingesetzt werden (Constant-Angle-Mie-Scattering-Methode, CAMS), das eine berührungsfreie quantitative Messung von Anzahlkonzentration und Wachstumskinetik kondensierender Tröpfchen gestattet. Vergleiche mit numerischen Modellen werden in Zusammenarbeit mit Prof. M. Kulmala und seiner Arbeitsgruppe an der Universität Helsinki durchgeführt werden. Die vorgeschlagenen Experimente könnten zu einem wesentlichen Fortschritt in der Beschreibung der atmosphärischen Wolken- und Nebelbildung beitragen. In weiterer Folge würden die Ergebnisse dieses Projekts auch eine Weiterentwicklung der globalen Klimamodelle ermöglichen, in denen der Einfluß der Aerosole gegenwärtig noch sehr unzureichend berücksichtigt ist.