Luftgestützte Messung von HOx-Radikalkonzentrationen mittels Laser-induzierter Fluoreszenz auf einem Zeppelin NT: Untersuchung der atmospherischen Oxidationsstärke der unteren Troposphäre

Das wichtigste atmospharische Oxidationsmittel ist das OH-Radikal, welches den photochemischen Abbau von Spurengasen und Schadstoffen in der Atmosphare dominiert. Das verbrauchte OH kann durch das HO 2 -Radikal, welches mit NO reagiert, zuruckgebildet werden, wobei auch Ozon entsteht. Deswegen sind OH und HO 2 ideale Messgrosen, um das aktuelle Verstandnis des atmospharischen Spurengasabbaus zu testen.       In dieser Arbeit wurde ein Instrument zur Messung von OH- und HO 2 -Radikalen mittels Laser-induzierter Fluoreszenz entwickelt und auf einem Zeppelin NT eingesetzt. Die in dieser Arbeit vorgestellten Messungen wurden im Juli und August 2012 in der Region Emilia Romagna in Norditalien durchgefuhrt. Die Messplattform Zeppelin NT ermoglichte die umfassende Messung physikalischer und chemischer Parameter innerhalb der unteren Troposphare im Hohenbereich von 75-900 m uber Grund.       Wahrend der Messfluge wurden insbesondere am Morgen grose Spurengaskonzentrationsunterschiede beobachtet, die auf die tageszeitabhangige Schichtung und Dynamik der Planetaren Grenzschicht zuruckgefuhrt werden konnten. Niedrige Spurengaskonzentrationen wurden typischerweise in der abgesetzten Luftschicht in grosen Flughohen vorgefunden, wohingegen die hochsten OH-Reaktivitaten bis zu 10 s -1 und NO x -Mischungsverhaltnisse bis zu 10 ppbv in der vom Erdboden beeinflussten Mischungsschicht gemessen wurden.       Der lineare Zusammenhang von OH mit j (O 1 D) ist mit einer Steigung der Regressionsgeraden von 4.4 x 10 11 cm -3 s vergleichbar mit anderen Feldmessungen in kontinentalen Regionen. Zusatzlich zeigt OH eine nichtlineare NO x -Abhangigkeit mit im Mittel um einen Faktor 2 erhohten OH-Konzentrationen fur NO x -Mischungsverhaltnisse zwischen 1.5 und 2.0 ppbv. Die beobachteten mittleren HO 2 -Konzentrationen in Luftmassen mit [NO]<250 pptv waren im Vergleich zu Luftmassen mit [NO]>1 ppbv um bis zu einen Faktor 5 hoher. Diese NO x -Abhangigkeit von HO x konnte durch die Messungen auf dem Zeppelin zum ersten Mal direkt lokal und reproduzierbar beim Durchflug von vertikalen und horizontalen NO x -Gradienten beobachtet werden.       Boxmodellberechnungen basierend auf dem Regional Atmospheric Chemistry Mechanism reproduzieren die wahrend der Messfluge gemessenen OH-Konzentrationen fur [NO x ] x ]>3 ppbv zeigt sich jedoch fur mehr als 50 % der Messwerte eine signifikante Uberschatzung durch das Modell. Die HO 2 -Konzentrationen werden innerhalb der Unsicherheiten von Messung und Modell vorhergesagt. Die Modellvorhersage fur OH konnte durch eine zusatzliche HONO-Gasphasenbildungsreaktion, wie sie von Li et al (2014) vermutet wird, verbessert werden.       Im Zuge der Analyse der HO x -Daten wurden keine Hinweise auf eine signifikante NO-unabhangige, nichtklassische OH-Rezyklierung wahrend der Messfluge in Italien gefunden.