Dipl.-Phys. Frank Hase
Inversion von Spurengasprofilen aus hochaufgelösten bodengebundenen FTIR-Messungen in Absorption


Seit Mitte der achtziger Jahre wird über der Antarktis jeweils im Frühjahr der Südhalbkugel eine bedeutende Ausdünnung der stratosphärischen Ozonschicht in etwa 20 km Höhe beobachtet. In diesem September hat das sogenannte "Ozonloch" eine Größe von über 28 Millionen Quadratkilometern erreicht. Das entspricht etwa der dreifachen Fläche der Vereinigten Staaten. Eine derart weitreichende Ausdehnung ist zuvor noch nie beobachtet worden. Diese Entwicklung zeigt, dass die Erforschung der stratosphärischen Ozonschicht ein hochaktuelles Forschungsgebiet darstellt. Trotz der erfolgten Beschränkungen in der Nutzung der Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs), die prinzipiell den Ozonabbau verursachen, gibt es noch keinen Grund zur Entwarnung: Dies ist einerseits durch die lange Verweildauer der FCKWs in der Atmosphäre begründet, zum anderen durch die Kopplung des Ozonverlustes an befüchtete klimatische Veränderungen. Zur Prognose der künftigen Entwicklung der Ozonschicht werden Modelle der Atmosphäre betrieben, um die komplexen chemischen Vorgänge zwischen einer Vielzahl von Spurenstoffen zu beschreiben, die letztlich die Ozonkonzentration bestimmen. Ein Vergleich von Vorhersagen solcher Modelle mit Messergebnissen ist ein wesentlicher Prüfstein für das bisher erzielte Verständnis der beim Ozonabbau ablaufenden Prozesse. Auch am Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK), das gemeinsam vom Forschungszentrum Karlsruhe und der Universität Karlsruhe getragen wird, wird ein derartiges Atmosphärenmodell betrieben. Außerdem werden verschiedene Messtechniken zur Fernerkundung der Atmosphäre eingesetzt, um den Gehalt der relevanten Spurengase zu bestimmen. Die Messungen bedienen sich der Wechselwirkung zwischen der Strahlung und den Molekülen in der Atmosphäre. Im Rahmen der für den Umweltpreis vorgeschlagenen Arbeit wurde zunächst die Qualitätssicherung der Messdaten der bodengebundenen Instrumente verbessert. Die eingeführten Verfahren haben sich zwischenzeitlich weltweit etabliert. Zudem wurde ein verbessertes Auswerteverfahren implementiert, um genauere Aussagen über die Höhenverteilung der beobachteten Spurengase zu ermöglichen. Schließlich wurden die im Winter 1997/98 in Kiruna, Nordschweden, aufgezeichneten Messdaten mit dem neuen Auswerteverfahren analysiert und die so gewonnenen Spurengasprofile mit den Konzentrationen verglichen, die das am IMK betriebene Modell vorhersagt. Dabei ergaben sich für die meisten Stoffe gute Übereinstimmungen, aber auch signifikante Diskrepanzen, die zu einer weiteren Verbesserung der Modelle und damit letztlich unseres Verständnisses der Ozonschicht führen werden.

Preisgeld: 6.000 DM