Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wolken veränderen die chemische Zusammensetzung und die Eigenschaften von Partikeln

02.08.2012
Wolken entstehen nicht nur aus organischen Partikeln, sie können auch selbst organisches Material produzieren.

Das hat ein internationales Forscherteam während einer großen Messkampagne im Thüringer Wald erstmals direkt beobachtet, berichten Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (IfT) auf der Internationalen Konferenz zu Wolken und Niederschlag (ICCP 2012) in Leipzig. Dazu hatten die Forscher organische Partikel vor und nach dem Entstehen der Wolken chemisch untersucht.


Während einer sechswöchigen Kampagne im Herbst 2010 wurde während insgesamt 370 Stunden je eine Wolke an der Gipfelstation Schmücke im Thüringer Wald registriert.
Foto: Tilo Arnhold/IfT


An der Kampagne „Hill-Cap Cloud Thuringia 2010 (HCCT-2010)“ hatten insgesamt rund 50 Wolkenforscher aus Deutschland, Frankreich, England und den USA teilgenommen. Im Bild: Dr. Dominik van Pinxteren beim der Probenahme von Wolkenwasser, das späte rim Labor chemisch analysiert wurde.
Foto: Tilo Arnhold/IfT

Aerosolpartikel wachsen durch Wasseraufnahme und bilden schließlich Wolkentröpfchen, Wolken und auch Niederschlag. Wolken verändern aber auch die chemische Zusammensetzung von Partikeln. Was dabei genau passiert, ist jedoch zum Teil immer noch unbekannt. Eine internationale Messkampagne unter Leitung des IfT will einen Teil dieser Wissenslücken nun schließen.

Die chemische Untersuchung von Wolken direkt vor Ort ist ein großes Problem, weil es schwierig ist, komplexe Messsyteme direkt in die Wolke zu transportieren. Und selbst dann sind solche Messungen meist nur eine Momentaufnahme. Im Thüringer Wald rund um die Schmücke gingen die Wissenschaftler daher umgekehrt vor: Sie transportierten die Messtechnik nicht zu den Wolken, sondern bauten sie an drei unterschiedlichen Stellen auf – also vor, auf und hinter dem Gebirgskamm.

Anschließend werteten sie nur jene Wolken aus, bei denen die Luft die drei Stationen passiert hatte. So war es möglich, Physik und Chemie vor, während und nach der Wolkenbildung intensiv zu untersuchen. „Mit Hilfe von massenspektrometrischen Messverfahren zur Partikelcharakterisierung konnte im Feld beobachtet werden, dass Aerosolpartikel nach einem Wolkendurchgang eine etwas veränderte chemische Zusammensetzung besitzen“, brichtet Dr. Dominik van Pinxteren vom IfT.

„Zumindest bei einigen Wolkenereignissen produziert die Wolke Sulfat aus Schwefeldioxid. Erstmals konnten wir auch direkte Hinweise darauf finden,dass organisches Material aus organischen Vorläuferverbindungen gebildet wird. Die genauen Bedingungen, unter denen diese Prozesse stattfinden, werden momentan noch untersucht.“

Und noch einen Effekt beobachteten die Wissenschaftler: Partikel, aus denen bereits ein Wolkentropfen geworden ist, werden später schneller wieder zu Wolkentropfen. Denn Wolken verändern die Eigenschaften von Partikeln. Nach einem Wolkendurchgang sind Partikel hygroskoper, d.h. sie nehmen leichter Wasser auf und bilden in folgenden Wolkenbildungsprozessen leichter neue Wolkentropfen. Dies wurde mit Messgeräten im Feld direkt beobachtet und steht sehr wahrscheinlich im Zusammenhang mit der veränderten chemischen Zusammensetzung der Partikel.

An der Kampagne „Hill-Cap Cloud Thuringia 2010 (HCCT-2010)“ hatten insgesamt rund 50 Wolkenforscher aus Deutschland, Frankreich, England und den USA teilgenommen. Ziel war es, mit speziellen Messmethoden die Veränderungen von Aerosolpartikeln bei der Aktivierung zu einer Wolke und innerhalb einer Wolke zu untersuchen. Während dieser Prozesse laufen in allen Partikeln eine Vielzahl von chemischen Reaktionen ab, deren Produkte durch geeignete Messmethoden nachgewiesen werden können. Veränderungen der chemischen Zusammensetzung führen zu Veränderungen der physikalischen Eigenschaften der Partikel, die durch die Experimente besser verstanden werden sollen. Während der sechswöchigen Kampagne im Herbst 2010 wurde während insgesamt 370 Stunden je eine Wolke an der Gipfelstation registriert. Anhand meteorologischer Analysen wurden 51 Wolkenstunden ermittelt, während derer durch Vergleich der drei Messstationen ein Einfluss der Wolke auf das lokale Aerosol untersucht werden kann.

Der umfangreiche Datensatz wird momentan detailliert ausgewertet und dient als Grundlage für eine mikrophysikalische und chemische Modellierung einzelner Zeitabschnitte. Erste Ergebnisse werden Schritt für Schritt publiziert. Die Ergebnissen sollen später in komplexe höherskalige Modelle integriert werden, um die Wirkung von Aerosolen und Wolken im Erdsystem besser beschreiben zu können. Aerosole und Wolken beeinflussen die Chemie der Atmosphäre, können die Luftqualität verändern, haben über die Strahlungseigenschaften Auswirkungen auf das globale Klima und steuern den Niederschlag.

Vom 30. Juli bis zum 3. August 2012 findet im Hörsaalgebäude der Universität Leipzig die 16. Internationalen Konferenz zu Wolken und Niederschlag (ICCP 2012) statt. Gastgeber sind das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (IfT) und das Leipziger Institut für Meteorologie (LIM) der Universität Leipzig. Die ICCP ist für Wolken- und Niederschlagsforscher die weltweit wichtigste und größte Konferenz. Erwartet werden rund 500 Teilnehmer aus 37 Ländern, die fast 650 verschiedene Beiträge präsentieren. Damit ist die Leipziger Konferenz voraussichtlich die größte aller bisher veranstalteten Wolken- und Niederschlagskonferenzen.

Tilo Arnhold

Publikationen:
D. van Pinxteren, W. Birmili, B. Fahlbusch, W. Fomba, T. Gnauk, Y. Iinuma, S. Mertes, K. Dieckmann, M. Merkel, C. Müller, K. Müller, L. Poulain, G. Spindler, M. Schäfer, F. Stratmann, A. Tilgner, L. Schöne, P. Bräuer, K. Weinhold, H. Wex, A. Wiedensohler, W. Zhijun, S. Borrmann, E. Harris, A. Roth, J. Schneider, B. Sinha, I. George, D. Heard, L. Whalley, B. D'Anna, C. George, M. Müller, W. Haunold, A. Engel, A. Weber, D. Amedro, C. Fittschen, C. Schoemaecker, J. Collett, T. Lee, H. Herrmann (2012): Hill Cap Cloud Thuringia 2010: A ground-based field study on aerosol cloud interaction. ICCP-2012, Leipzig. (#560)

K. Dieckmann, M. Schäfer, P. Zedler, H. Herrmann, D. van Pinxteren, W. Birmili, M. Merkel, Z. Wu, A. Wiedensohler, T. Mentel, S. Henning, H. Wex, F. Stratmann (2012): Influence of Cloud Processing on CCN Activation Behaviour in the Thuringian Forest, Germany. ICCP-2012, Leipzig. (#607)

Die Messkampagne HCCT-2010 (Hill Cap Cloud Thuringia) wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

Weitere Informationen:
Dr. Dominik van Pinxteren/ Prof. Hartmut Herrmann
Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (IfT)
Tel. 0341-235-2156, -2446
http://www.tropos.de/ift_personal.html
Links:
HCCT 2010 (Hill Cap Cloud Thuringia 2010):
http://www.tropos.de/news/pms/Wolkenmesskampagne_IfT_Leipzig_2010-09-08.pdf
http://www.mpic.de/HCCT-2010.19743.0.html
Mit dem Kopf in den Wolken - Wolkenmess-Experiment im Thüringer Wald (Deutschlandfunk, 2.12.2010):

http://www.dradio.de/dlf/sendungen/forschak/1333391/

Konferenz ICCP-2012:
Veranstalter der Konferenz ist die Internationale Kommission für Wolken und Niederschlag (ICCP), eine Institution der Internationalen Assoziation für Meteorologie und Atmosphärische Wissenschaften (IAMAS). Ziel der ICCP ist es, durch die Organisation von Konferenzen, Workshops und Symposien die Forschung im Bereich von Wolken und Niederschlag in der Welt zu stimulieren. Das erste Internationale Wolkenphysik-Meeting fand 1954 in Zürich statt.

http://www.iccp-iamas.org/

Homepage der Tagung:
http://iccp2012.tropos.de/
Programm der Tagung:
http://iccp2012.tropos.de/iccp_program.html
Die Tagung wird gefördert von der DFG (Deutschen Forschungsgemeinschaft), der WMO (World meteorological Organization), der IUGG (International Union of Geodesy and Geophysics) und der IAMAS (International Association of Meteorology and Atmospheric Sciences).

Das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Ihr gehören zurzeit 87 Forschungsinstitute und wissenschaftliche Infrastruktureinrichtungen für die Forschung sowie zwei assoziierte Mitglieder an. Die Ausrichtung der Leibniz-Institute reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts, Sozial- und Raumwissenschaften bis hin zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute bearbeiten gesamtgesellschaftlich relevante Fragestellungen strategisch und themenorientiert. Dabei bedienen sie sich verschiedener Forschungstypen wie Grundlagen-, Groß- und anwendungsorientierter Forschung. Sie legen neben der Forschung großen Wert auf wissenschaftliche Dienstleistungen sowie Wissenstransfer in Richtung Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit. Sie pflegen intensive Kooperationen mit Hochschulen, Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Das externe Begutachtungsverfahren der Leibniz-Gemeinschaft setzt Maßstäbe. Jedes Leibniz-Institut hat eine Aufgabe von gesamtstaatlicher Bedeutung. Bund und Länder fördern die Institute der Leibniz-Gemeinschaft daher gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen etwa 16.800 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, davon sind ca. 7.800 Wissenschaftler, davon wiederum 3.300 Nachwuchswissenschaftler. Der Gesamtetat der Institute liegt bei mehr als 1,4 Mrd. Euro, die Drittmittel betragen etwa 330 Mio. Euro pro Jahr.

Tilo Arnhold | Leibniz-Institut
Weitere Informationen:
http://www.leibniz-gemeinschaft.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht RNA-Modifikation - Umbau unter Druck
06.12.2019 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Verstopfung in Abwehrzellen löst Entzündung aus
06.12.2019 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Das 136 Millionen Atom-Modell: Wissenschaftler simulieren Photosynthese

Die Umwandlung von Sonnenlicht in chemische Energie ist für das Leben unerlässlich. In einer der größten Simulationen eines Biosystems weltweit haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler diesen komplexen Prozess an einem Bestandteil eines Bakteriums nachgeahmt – am Computer, Atom um Atom. Die Arbeit, die jetzt in der renommierten Fachzeitschrift „Cell“ veröffentlicht wurde, ist ein wichtiger Schritt zum besseren Verständnis der Photosynthese in einigen biologischen Strukturen. An der internationalen Forschungskooperation unter Leitung der University of Illinois war auch ein Team der Jacobs University Bremen beteiligt.

Das Projekt geht zurück auf eine Initiative des inzwischen verstorbenen, deutsch-US-amerikanischen Physikprofessors Klaus Schulten von der University of...

Im Focus: Developing a digital twin

University of Texas and MIT researchers create virtual UAVs that can predict vehicle health, enable autonomous decision-making

In the not too distant future, we can expect to see our skies filled with unmanned aerial vehicles (UAVs) delivering packages, maybe even people, from location...

Im Focus: Freiformflächen bis zu 80 Prozent schneller schlichten: Neue Werkzeuge und Algorithmen für die Fräsbearbeitung

Beim Schlichtfräsen komplexer Freiformflächen können Kreissegment- oder Tonnenfräswerkzeuge jetzt ihre Vorteile gegenüber herkömmlichen Werkzeugen mit Kugelkopf besser ausspielen: Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen entwickelte im Forschungsprojekt »FlexiMILL« gemeinsam mit vier Industriepartnern passende flexible Bearbeitungsstrategien und implementierte diese in eine CAM-Software. Auf diese Weise lassen sich große frei geformte Oberflächen nun bis zu 80 Prozent schneller bearbeiten.

Ziel im Projekt »FlexiMILL« war es, für die Bearbeitung mit Tonnenfräswerkzeugen nicht nur neue, verbesserte Werkzeuggeometrien zu entwickeln, sondern auch...

Im Focus: Bis zu 30 Prozent mehr Kapazität für Lithium-Ionen-Akkus

Durch Untersuchungen struktureller Veränderungen während der Synthese von Kathodenmaterialen für zukünftige Hochenergie-Lithium-Ionen-Akkus haben Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und kooperierender Einrichtungen neue und wesentliche Erkenntnisse über Degradationsmechanismen gewonnen. Diese könnten zur Entwicklung von Akkus mit deutlich erhöhter Kapazität beitragen, die etwa bei Elektrofahrzeugen eine größere Reichweite möglich machen. Über die Ergebnisse berichtet das Team in der Zeitschrift Nature Communications. (DOI 10.1038/s41467-019-13240-z)

Ein Durchbruch der Elektromobilität wird bislang unter anderem durch ungenügende Reichweiten der Fahrzeuge behindert. Helfen könnten Lithium-Ionen-Akkus mit...

Im Focus: Neue Klimadaten dank kompaktem Alexandritlaser

Höhere Atmosphärenschichten werden für Klimaforscher immer interessanter. Bereiche oberhalb von 40 km sind allerdings nur mit Höhenforschungsraketen direkt zugänglich. Ein LIDAR-System (Light Detection and Ranging) mit einem diodengepumpten Alexandritlaser schafft jetzt neue Möglichkeiten. Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Atmosphärenphysik (IAP) und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT entwickeln ein System, das leicht zu transportieren ist und autark arbeitet. Damit kann in Zukunft ein LIDAR-Netzwerk kontinuierlich und weiträumig Daten aus der Atmosphäre liefern.

Der Klimawandel ist in diesen Tagen ein heißes Thema. Eine wichtige wissenschaftliche Grundlage zum Verständnis der Phänomene sind valide Modelle zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

Intelligente Transportbehälter als Basis für neue Services der Intralogistik

03.12.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

RNA-Modifikation - Umbau unter Druck

06.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

Der Versteppung vorbeugen

06.12.2019 | Geowissenschaften

Verstopfung in Abwehrzellen löst Entzündung aus

06.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics