Fernerkundung stratosphaerischer Spruenstoffe mit MIPAS-B2 (Michelson Interferometer fuer passive atmosphaerische Sondierung - Ballongetragene Version 2) Abschlussbericht

Abstract

The second generation of the cryogenic balloon-borne Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding (MIPAS-B2) was used in co-ordinated field campaigns to measure a comprehensive set of stratospheric chemical compounds which are relevant for ozone chemistry and climate. Simultaneous measurements of vertical profiles of chemically coupled minor species were used along with modelling groups to study processes that control stratospheric ozone. Studies were focussed onto the partitioning of nitrogen species in high and middle latitudes at different seasons. Significant deficiencies were identified in 3-D chemical transport models concerning the partitioning of the NO_y family and denitrification. Meanwhile improved rate coefficients of some important reactions involving nitrogen species have become available. Based on data collected in Arctic winters 1994/1995, 1996/97 and 1998/99 denitrification and dehydration have been investigated. While intensive, persistent and wide-spread denitrification was identified in 1995, only a weak signal was found in 1997, and in 1999 denitrification could be excluded. The importance of denitrification for Arctic ozone loss has been demonstrated in cooperation with modellers. Based on MIPAS-B measurements models have been improved considerably to allow reproducing of measured denitrification. As a result of the linkage between climate forcing and denitrification a delay of the recovery of the ozone layer by several decades has become very likely. (orig.)Das Vorhaben war als Bestandteil des deutschen Ozonforschungsprogramms eingebettet in die CHORUS-Ballonaktivitaeten, deren Gegenstand koordinierte Messkampagnen der deutschen Balloninstrumente in mittleren Breiten und in der Arktis zu verschiedenen Jahreszeiten waren. Durch die simultane Erfassung von Vertikalprofilen ozonrelevanter chemisch-dynamisch gekoppelter Spurengase und deren Interpretation in Kooperation mit Modellierern hat das Projekt massgeblich zur Aufklaerung der chemischen und dynamischen Prozesse beigetragen, die den Ozonabbau kontrollieren. Ein Schwerpunkt der Studien wurde auf die komplette Partitionierung und Bilanz der NO_y-Familie in mittleren Breiten und in der Arktis gelegt. Dabei wurden Defizite bei der Modellierung der Partitionierung, insbesondere des NO_x/NO_y-Verhaeltnisses sowie der Chlor-Aktivierung und -Deaktivierung, und von dynamischen Prozessen (z.B. Absinken im Polarwirbel) festgestellt. In der Zwischenzeit stehen verbesserte Reaktionskonstanten fuer einige wichtige Reaktionen der Stickstoff-Familie zur Verfuegung, welche zu einer Verbesserung der Situation gefuehrt haben. Die in den arktischen Wintern 1994/1995, 1996/1997 und 1998/1999 gesammelten Daten wurden eingehend hinsichtlich Denitrifizierung und Mischungsprozessen untersucht. Hierbei konnte im Winter 1994/1995 eindeutig eine erhebliche und anhaltende Denitrifizierung festgestellt werden, waehrend im Winter 1996/1997 nur ein schwaches Signal zu finden war, und im warmen Winter 1998/1999 Denitrifizierung ausgeschlossen werden konnte. Gaengige 3D Chemie-Transport-Modelle waren nicht in der Lage, die gemessene Denitrifizierung zu reproduzieren. Dies ist umso wichtiger, als nachgewiesen werden konnte, dass Ozonverluste in der Arktis eng mit Denitrifizierung korreliert sind. Mit Hilfe von MIPAS-B Daten wurde in Kooperation mit dem MPI fuer Chemie ein Durchbruch bei der Modellierung der Denitrifizierung erreicht. Hierbei konnte gezeigt werden, dass wegen der gegenseitigen Abhaengigkeit von Treibhauseffekt und Denitrifizierung (auf Grund abnehmender Stratosphaerentemperaturen) eine erhebliche Verzoegerung der Erholung der Ozonschicht um mehrere Dekaden zu erwarten ist. Abgesehen vom Nutzen und der Verwertbarkeit der MIPAS-B Messdaten im Rahmen der Ozonforschung besteht auch ein erheblicher Nutzen fuer die Validierung vergangener (z.B. ILAS, UARS) und kuenftiger Satellitenexperimente (z.B. ENVISAT, ILAS-II). Die inzwischen erzielte Ausgereiftheit sowohl des Instrumentes, als auch der Charakterisierung, Kalibrierung und Datenauswertung bieten hierzu beste Voraussetzungen. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F02B45 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung und Forschung, Berlin (Germany)DEGerman