Forschungszentrum Jülich - Forschen in Jülich 2_2012

112 | 2012 Forschen in Jülich Kreislauf der Radikale Bei Sonnenschein entstehen Hydroxyl-Radikale (OH-Radikale) aus Ozonmolekülen. Andere, sogenannte HO2-Radikale, entstehen durch Spaltung von Formaldehyd. Diese „Waschmittel der Atmosphäre“ sind zwar kurzlebig und nur in winzigen Mengen in der Atmosphäre vorhan- den. Dennoch bestimmen sie wesentlich mit, wie lange wichtige Spu- rengase (Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Stickoxide) in den un- teren Luftschichten verbleiben. Je eher Spurengasmoleküle durch Reaktion mit Radikalen zersetzt werden, desto weniger breiten sie sich aus. Beim Abbau der Spurengase entstehen jedoch sekundäre Schadstoffe, beispielsweise Ozon. Allerdings scheint es auch Abbau- wege zu geben, bei denen kaum Ozonmoleküle gebildet werden, erga- ben vorangegangene Messungen der Jülicher Forscher in China. Die Grafik zeigt die wesentlichen bisher bekannten chemischen Prozesse des Spurengasabbaus durch OH-Radikale und HO2-Radikale, die im Kreislauf sekundenschnell ineinander umgewandelt werden. Dabei wird jeweils ein Kohlenmonoxid- oder Kohlenwasserstoff-Molekül oxi- diert. Je nach Stickoxidbelastung wird dabei ein Ozonmolekül erzeugt oder zerstört. Nach etwa zehn Durchläufen in diesem Kreislauf gehen die Radikale dann unter Bildung von Salpetersäure (HNO3) und Wasserstoffperoxid (H2O2) verloren und scheiden aus dem „Waschmittelkreislauf“ aus. HCHO UV-Licht UV-Licht UV-Licht O2 CH4 OH HO2 HO2 H2 O2 H2 O NO2 O3 HNO3 NO2 NO O3 O3 CO O2 ausgedehnten Waldflächen Finnlands sollen fehlende Daten über die Konkur- renz zwischen den beiden Pflanzenstof- fen liefern. „Dabei fliegt der Zeppelin auf zuvor festgelegten Flugrouten, die sich auch an den vorhandenen Boden-Messstationen orientieren“, hebt Dr. Astrid Kiendler- Scharr hervor. Die Forscher wollen genau wissen, was mit den Luftbestandteilen auf dem Weg zwischen der Erdoberfläche und 2 000 Metern Höhe passiert. Ingenieurskunst in luftiger Höhe Für dieses Ziel müssen alle Geräte am Boden und an Bord wie ein gut geöltes Uhrwerk ihren Dienst verrichten. Des- halb haben die Ingenieure und Wissen- schaftler auch ganz kleine Flugobjekte im Blick: „Insekten können die Messdüsen verstopfen“, beschreibt Dahlhoff die Situ- ation. „Zur Beobachtung der Düsen auf der Topplattform des Zeppelins ist daher eine Kamera installiert.“ Denn die Platt- form ist, auch wenn der Zeppelin nach Dienstschluss an seiner Bodenstation verankert ist, nur schwer zu erreichen. Sie schwebt samt wissenschaftlichem Gerät in knapp 20 Metern Höhe. Ein Um- stand, der die Neuentwicklung eines ent- scheidenden Kalibrierwerkzeugs notwen- dig machte. Im Labor dient eine rund fünf Kilogramm schwere und ein Meter hohe Apparatur zur Kalibrierung der zen- tralen Instrumente zur Messung der OH- Radikale. Die Lösung für den Zeppelin fällt ungleich filigraner aus: Ein schlanker Roboterarm schwenkt ferngesteuert über die Messdüse und gibt Luft mit ei- ner bekannten OH-Konzentration ab. „Diese Prozedur wird regelmäßig durch- geführt, damit die Werte der verschiede- nen Messungen vergleichbar bleiben“, betont Hofzumahaus. Damit der Roboter- Per Laserstrahl werden OH-Radikale zum Leuchten angeregt. arm während des Fluges nicht stört, verschwindet die Kalibrierquelle samt Roboterarm in einer Art „Garage“. „Zu- vor muss die Quelle mit einer Genauig- keit von 0,1 Millimetern über der Mess- sonde platziert werden“, sagt Dahlhoff. Auch das haben die Ingenieure ge- schafft. :: TITELTHEMA | PEGASOS PEGASOS-Blog Ein Luftschiff für die Forschung Take off für PEGASOS

Forschungszentrum Jülich - Forschen in Jülich 2_2012

Pages