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Gutes und schlechtes Ozon?
Wissenschaftler untersuchen Wirkung von Flugzeugabgasen auf die Ozonkonzentration
Die Flugzeugabgase beeinflussen in Reiseflughoehe die Konzentrationen der dortigen Spurengase, so auch die Ozonkonzentration. In dieser Hoehe um 10 Kilometer ist Ozon ein effektives Treibhausgas, das sehr empfindlich auf Stoerungen reagiert. Da Flugzeuge hier eine starke, kuenstliche Quelle fuer Stickoxide sind, koennen ihre Abgase bei erheblichem Anstieg des Luftverkehrs in Zukunft ein grosser Stoerfaktor fuer die chemischen Prozesse der Atmosphaere werden. Das Institut fuer Geophysik und Meteorologie der Universitaet zu Koeln untersucht unter Leitung von Professor Dr. Adolf Ebel die Wirkung von Flugzeugabgasen auf die Umwelt. In Zusammenarbeit mit anderen Hochschulen und Grossforschungseinrichtungen werden im Rahmen des nationalen Projektes "STRATFLUT" Zusammenhaenge zwischen Flugzeugemissionen und chemischen sowie meteorologischen Prozessen erforscht. Grundlage fuer die Studien sind komplexe Modelle, die seit Jahren am Institut staendig weiter entwickelt werden und die Untersuchung der Zusammenhaenge ermoeglichen.
Die mittlere Reiseflughoehe der interkontinentalen Fluege liegt bei etwa 10 Kilometer. In dieser Hoehe befindet sich ebenfalls die Tropopause, die als "Grenze" zwischen der ozonreichen stratosphaerischen Luft und der darunterliegenden ozonarmen troposphaerischen Luft wirkt. Da die Hoehe der Tropopause taeglich variiert, verlaufen die Fluege je nach Wetterlage in der Troposphaere oder der Stratosphaere. In der Stratosphaere bewirkt das Ozon die Absorption von UV-Strahlung und schuetzt durch diese Filterwirkung das Leben auf der Erde. Am Boden hingegen, wo die Ozonkonzentration z.B. waehrend Sommersmogperioden Spitzenwerte erreicht, kann ozonreiche Luft Mensch und Pflanze schaedigen. Das unterschiedliche Verhalten des Ozons in verschiedenen Hoehen der Atmosphaere mit unterschiedlichen meteorologischen Bedingungen erfordert es, in die Untersuchung der Wirkung von Flugzeugabgasen nicht nur die chemischen sondern auch die meteorologischen Prozesse einzubeziehen. So ist es z.B. moeglich zu entscheiden, ob ein Flugzeug seine Abgase in die untere Stratosphaere oder in die obere Troposphaere emittiert. Eine Ozonstoerung oberhalb der Tropopause ist im allgemeinen laengerlebig als unterhalb.
Die Modelle, die fuer diese Art von Studien entwickelt werden, basieren auf unterschiedlichen Ansaetzen. Ein wichtiger Aspekt bei der Wahl eines Modelles ist es, die gewuenschte Art und Genauigkeit der Ergebnisse mit den vorhandenen Rechenkapazitaeten effizient zu verbinden. Innerhalb des STRATFLUT-Projektes werden daher zwei Richtungen verfolgt. Zum einen wurde ein sogenanntes Boxmodell entwickelt, das eine sehr genaue Berechnung und Analyse der chemischen Reaktionen in der Atmosphaere ermoeglicht. Das Modell arbeitet mit einer festen Luftmasse in einer Box, der bestimmte Konzentrationen von Spurengasen als Ausgangszustand vorgeben werden. Dabei koennen zeitliche Stoerungen der Konzentrationen durch zusaetzliche Einfluesse, wie die Emission von Flugzeugen, berechnet und ausgewertet werden.
Ein weiteres Werkzeug ist das dreidimensionale EURAD-Modellsystem. Mit ihm werden hauptsaechlich die Zusammenhaenge der Konzentrationsveraenderungen mit den verschiedenen Wettereinfluessen ueber einem groesseren Gebiet, vorwiegend dem Nordatlantik untersucht. Dafuer muss die Menge der im nordatlantischen Luftkorridor durch Flugzeuge freigesetzten Stickoxide und anderer emittierte Stoffe bestimmt werden.
Die Ergebnisse aus beiden Modellen zeigen, dass die Flugzeugemissionen in der Atmosphaere zusaetzliche Ozonproduktion anregen. Die Wirkung der Abgase haengt allerdings von vielen verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. der Flughoehe, der Tages- und Jahreszeit sowie der Konzentration von anderen bereits in der Atmosphaere befindlichen Spurengasen. In der ozonreichen, stratosphaerischen Luft sind kurzfristige Einfluesse der Flugzeugemissionen im Hinblick auf die Ozonkonzentration sehr gering. Das zusaetzliche Ozon kann sich dort jedoch wegen seiner laengeren Verweilzeit akkumulieren. In der Troposphaere hingegen kann sich lokal ein relativer Ozonanstieg zwischen 5 und 10 Prozent ergeben, was etwa einigen ppb Ozon entspricht (ppb: Teilchen pro 109 Luftmolekuele). Da die Ozonproduktion von der verfuegbaren Sonnenstrahlung abhaengt, kann im Sommer aus den Flugzeugabgasen mehr Ozon produziert werden als im Winter. Ein weiteres wichtiges Ergebnis der Untersuchung ist, dass chemische Prozesse in Aerosolen die Wirkung von Flugzeugabgasen nachhaltig beeinflussen. Nach dem derzeitigen Stand der Untersuchungen wird die Ozonproduktion durch Stickoxide aus Flugzeugen in aerosolreicher Luft verstaerkt, waehrend das Ozon in der Umgebungsluft gleichzeitig verringert wird. Hier ist allerdings noch grosser Forschungsbedarf gegeben.
Verantwortlich: Dr. Wolfgang Mathias
Fuer Rueckfragen steht Ihnen Professor Dr. Adolf Ebel unter der Telefonnummer 0221/4002258, Fax-Nummer 0221/4002320 und der Email-Adresse eb@eurad.uni-koeln.de und Dr. Heribert Petry unter der Telefonnummer 0221/470-2553, Fax-Nummer 0221/470-5198 und der Email-Adresse ph@geo.uni-koeln.de zur Verfuegung.
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Presse- und Informationsstelle der Universitaet zu Koeln, Albertus-Magnus-Platz 1, 50923 Koeln, Tel. 0221 470 2202, Fax 0221 470 5190
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