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Atmosphärenforschung

Thermodesorptions-GC beflügelt die Atmosphärenforschung

| Autor/ Redakteur: Guido Deußing* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Es bedarf der Kenntnis chemischer und physikalischer Prozesse, um die Atmosphäre hinreichend zu verstehen und Modelle für z.B. die Verteilung von Schadstoffen entwerfen zu können. Hier setzt die Arbeitsgruppe Atmosphärenphysik der Bergischen Universität Wuppertal international Maßstäbe.

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Abb.1: Das Probenahme-Rack für die Verwendung an Bord eines Zeppelins haben die Wissenschaftler um Prof. Koppmann in Eigenregie entworfen und gebaut – unter Berücksichtigung aller für den Flugverkehr geltenden Bestimmung.
Abb.1: Das Probenahme-Rack für die Verwendung an Bord eines Zeppelins haben die Wissenschaftler um Prof. Koppmann in Eigenregie entworfen und gebaut – unter Berücksichtigung aller für den Flugverkehr geltenden Bestimmung.
(Bild: Deußing)

Wenn in China der sprichwörtliche Sack Reis umfällt, mag das für uns Europäer ohne Belang sein. Wenn aber irgendwo auf der Welt Radioaktivität entweicht oder ein Vulkan ausbricht und Asche in die Atmosphäre spuckt, sind wir alle unweigerlich betroffen. Jüngste Beispiele sind die Nuklearkatastrophe im japanischen Kernkraftwerk Fukushima im Jahr 2011 oder der Ausbruch des Eyjafjallajökull auf Island im Jahr 2010. Dessen Vulkanaschewolke, genährt aus einer scheinbar endlosen Eruption, verteilte sich über die nördliche Hemisphäre und brachte den Luftverkehr in Nord- und Mitteleuropa zum Erliegen. Tausende Menschen saßen an Flughäfen und Urlaubsorten fest, Güter wurden nicht ausgeflogen, Airlines und Unternehmen, die mittel- oder unmittelbar mit dem Flugverkehr zu tun haben, mussten finanzielle Einbußen hinnehmen.

Keine Tat in der Atmosphäre bleibt ohne Folgen

„Um die Auswirkungen und Folgen eines Vulkanausbruchs in der Dimension eines Eyjafjallajökull einschätzen und angemessen reagieren zu können, muss man wissen, wie und in welcher Zeit sich Vulkanasche oder andere luftgetragene Partikel und Schadstoffe in der Atmosphäre verteilen“, erklärt Professor Ralf Koppmann, Leiter der Arbeitsgruppe Atmosphärenphysik an der Bergischen Universität in Wuppertal. Es genüge nicht, nur die chemischen Abläufe der Atmosphäre zu untersuchen, „es müssen auch die darin ablaufenden komplexen, dynamischen Vorgänge verstanden, Stofftransportwege erkundet und aufgeklärt werden“, betont der Wissenschaftler. Weil die Atmosphäre für den Menschen existenziell ist, sei es von grundlegender Bedeutung, die in ihr ablaufenden Prozesse in ihrer Gesamtheit und auch die komplexen Wechselwirkungen zwischen der Erdoberfläche, der Biosphäre, den Ozeanen und der Atmosphäre möglichst genau zu verstehen.

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Die Atmosphäre, eine homogene Phase, bestehend aus Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid sowie in Spuren vorkommenden Gasen, umhüllt unseren Planeten wie ein zarter Hauch; im Vergleich zur Erde ist sie nur von sehr geringer Größe, und besteht aus mehreren angrenzenden Schichten. Ein besonderes Augenmerk legt Ralf Koppmann im Rahmen seiner Forschung derzeit auf die bodennahe luftreichste Troposphäre, die bis in 15 km Höhe reicht, die sich anschließende Stratosphäre (bis 50 km), in der sich die schützende Ozonschicht befindet, und die Grenzschicht zwischen Troposphäre und Stratosphäre.

„Alles, was wir Menschen in Bodennähe emittieren“, betont der Wissenschaftler, „landet in der Troposphäre und vieles davon früher oder später auch in der Stratosphäre.“ Mangelnde Kenntnis von den Zusammenhängen und Prozessen in der Atmosphäre kann gravierende Folgen für Mensch und Umwelt haben, wie das Ozonloch verdeutlicht: „Wir haben über Jahrzehnte im großen Stil Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) als Treibmittel eingesetzt und in die Atmosphäre geblasen; den Schaden, den wir hierbei in der Stratosphäre angerichtet haben, werden wir – ungeachtet der natürlichen Selbstheilungskräfte – wohl auch dann noch merken, wenn der letztmalige FCKW-Einsatz schon Jahrzehnte zurückliegt“, meint der Wissenschaftler mit Blick auf das „Langzeitgedächtnis“ der Erdatmosphäre.

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