Neuere Ballonmessungen zur Photochemie und der Menge an stratosphärischem Brom

Halogene wie Chlor und Brom sind signifikant an stratosphärischen Ozonabbauprozessen beteiligt. Dabei ist die Bromkonzentration in der Stratosphäre zwar etwa 167-fach geringer als die Konzentration von Chlor, Brom ist pro Atom jedoch 60-65 mal effizienter im Abbau von Ozon. Obwohl seit Ende der 90-er Jahre eine Abnahme von (anorganischem) stratosphärischem Brom beobachtet wird, trägt es aktuellsten Studien zufolge zu einem globalen Ozonverlust von etwa 1/3 bei. In der unteren Stratosphäre der niedrigen Breiten kann es sogar bis zu 50% des Ozonverlusts verursachen. In dieser Arbeit wird das stratosphärische Bromsystem anhand ballongestützter Himmelsstreulichtmessungen von Brommonoxid (BrO) unter Verwendung der Differentiellen Optischen Absorptionsspektroskopie (DOAS) Methode analysiert. Dabei ermöglichen Strahlungstransportrekonstruktionen in Kombination mit Inversionsverfahren und Simulationen des dreidimensionalen chemischen Transportmodells SLIMCAT die Ableitung von BrO Konzentrationen als Funktion der Höhe. Für die im Spätsommer 2014 analysierte fünf Jahre alte Luft der mittleren Breiten lässt sich daraus das anorganische stratosphärische Brom (Bry) bzw. das gesamte Brom in der Stratosphäre zu 21.4 ± 4.8 ppt bestimmen. Weitere Untersuchungen befassen sich mit dem photochemischen Tagesgang des Bromsystems. Hierzu werden BrO DOAS Messungen mit Modellstudien eines eindimensionalen photochemischen Modells verglichen, um die Umwandlung von BrO in das nächtliche Reservoirgas Bromnitrat (BrONO2) sowie dessen Rückreaktion anhand der Reaktionsrate kBrO+NO2 respektive der Photolyserate J(BrONO2) zu quantifizieren. Die Ergebnisse weisen dabei ein 1.5 (+0.8 − 0.4) mal größeres J(BrONO2)/kBrO+NO2 Verhältnis auf, als es mit photochemischen Parametern der aktuellsten Jet Propulsion Laboratory (JPL)-Zusammenstellung erwartet wird. Diese Beobachtungen implizieren eine Verschiebung der Zusammensetzung im Bromsystem zu mehr BrO bzw. weniger BrONO2