Light absorption of atmospheric soot particles over Central Europe

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Stephan Nordmann

Die Lichtabsorption troposphärischer Umweltpartikel stellt einen der wesentlichen Unsicherheitsfaktoren bei der Quantifizierung des direkten Strahlungsantriebs dar. Insbesondere die Klimawirkung von Rußpartikeln in der Atmosphäre, die überwiegend anthropogenen Ursprungs sind, ist gegenwärtig mit großen Unsicherheiten behaftet. Im Rahmen dieser Promotionsarbeit soll die Lichtabsorption troposphärischer Aerosole (Partikeldurchmesser < 1 µm) als Funktion ihrer Partikelgrößenverteilungen und chemischen Zusammensetzungen erklärt werden. Ein mikrophysikalisches partikeloptisches Modell soll entwickelt werden, um den Lichtabsorptionskoeffizienten auf Basis folgender, experimentell abgeleiteter Parameter zu simulieren: 1) die Partikelanzahlgrößenverteilung, 2) die Partikelanzahlgrößenverteilung nichtflüchtiger Bestandteile bei 300°C, 3) die Rußkonzentration , 4) die chemische Zusammensetzung der Partikel als Funktion der Partikelgröße, 5) der hygroskopische Partikelwachstumsfaktor. ZurValidierung der Simulationen soll ein experimentell bestimmter Absorptionskoeffizient (Wellenlänge 637 nm) herangezogen werden.Es soll eine Kalibrierung des Ramanspektrometers mit Standardruß durchgeführt werden, um die Massenkonzentrationen von Ruß zu bestimmen. Aus dem Verhältnis zwischen Absorptionskoeffizient und der Rußkonzentration werden Absorptionseffizienzen abgeleitet, die in Strahlungstransfermodellen Verwendung finden werden. Die Studie soll einen experimentellen Datensatz von sieben Beobachtungsstandorten in Mitteleuropa im Rahmen des 3-jährigen Umweltforschungsprojektes ?Physikalische und chemische Charakterisierung von Fein- und Ultrafeinstaubpartikeln in der Außenluft? (UBA, 2008) nutzen, wo unterschiedliche Anteile bzw. Alterungszustände des anthropogenen Rußes angetroffen werden. Insbesondere aus den Absorptionseffizienzen sollen Schlussfolgerungen bezüglich der tatsächlichen Klimawirkung anthropogenen Rußes unter zusätzlicher Verwendung des entwickelten Modells und den gemessenen Partikeleigenschaften mit dem Modell LM MUSCAT abgeleitet werden.

Förderzeitraum:
01.06.2008 - 31.05.2011

Institut:
Universität Leipzig
Leibniz-Institut für Troposphärenforschung

Betreuer:
Prof. Dr. Jost Heintzenberg

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