Untersuchungen zur ioneninduzierten Aerosolbildung in der freien Atmosphäre: Flugzeug- und Labormessungen

Aerosolpartikel spielen für den Strahlungshaushalt der Atmosphäre und bei der Bildung von Wolken und damit für das Klima eine entscheidende Rolle. Ein möglicher Bildungsprozess für Aerosolpartikel in der Atmosphäre ist die ioneninduzierte Nukleation von kondensierbaren Spurengasen wie insbesondere Schwefelsäure. Die massenspektrometrische Untersuchung des Wachstumsverhaltens von Ionen in der Umgebung übersättigter kondensierbarer Gase ist ein sehr effektives Werkzeug bei der Analyse der ioneninduzierten Nukleation. Zu diesem Zweck wurde ein flugzeuggetragenes Massenspektrometer mit einem großen Massenbereich weiterentwickelt, sodaß dessen hohe Nachweisempfindlichkeit noch weiter gesteigert und der Höhenbereich, in dem dieses Massenspektrometer eingesetzt werden kann zu tieferen Höhen ausgedehnt werden konnte. Darüber hinaus wurde es erstmals ermöglicht negative und positive atmospharische Ionen "quasi" simultan zu messen. Messung in der oberen Troposphäre und der unteren Stratosphäre haben gezeigt, daß sowohl negative wie auch positive atmosphärische Ionen durch die Anlagerung kondensierbarer Spurengase anwachsen. Das Wachstumsverhalten von atmosphärischen Ionen beider Polaritäten ist sehr ähnlich und deutet darauf hin, daß es sich bei dem nukleierenden Gas hauptsächlich um Schwefelsäure handelt. Die Messungen haben des weiteren gezeigt, daß ioneninduzierte Nukleation haufig zur Bildung sehr kleiner stabiler Aerosolpartikel beiträgt. Die Rate der ioneninduzierten Nukleation ist in Schadstoffbelasteten Luftmassen stark erhöht und zeigt eine gute Korrelation mit der Konzentration kondensierbarer Spurengase. Untersuchungen im Labor haben gezeigt, daß ioneninduzierte Nukleation des Systems Schwefelsäure- Wasser unter Bedingungen stattfinden kann, bei denen homogene Nukleation ausgeschlossen werden kann