Forschungsballon misst ozonschädliches Brom

In Kanada startete am vergangenen Sonntag ein Forschungsballon, dessen Gondel eine einzigartige Kombination von Fernerkundungsinstrumenten für die Messung stratosphärischer Substanzen beherbergt. An der Mission sind das Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt, das Karlsruher Institut für Technologie und die Universität Heidelberg beteiligt. Ziel der Messkampagne ist die Beantwortung der Fragen: Wie viel Brom befindet sich in der Stratosphäre? Und wie schädlich sind Bromverbindungen für die Ozonschicht?

Substanzen, die Brom enthalten, können die Ozonschicht abbauen. Ihre Emission ist etwa zur Hälfte natürlichen Ursprungs und zur Hälfte vom Menschen verursacht, beispielsweise über Brandschutzmaterialien, Feuerlöscher, Pestizide und Fungizide. Obwohl die Konzentration von Brom in der Stratosphäre mehr als hundertmal geringer ist als die Konzentration von ebenfalls ozonschädlichem Chlor, ist die Wirkung auf die Ozonschicht vergleichbar. Denn aus dem Reservoir an Bromnitrat entsteht durch Licht viel leichter Brom als Chlor aus seinem Reservoir Chlornitrat.

Während die Gesamtmenge von Chlor in der Stratosphäre seit den 1990er Jahren abnimmt, hat die Gesamtmenge von Brom hingegen erst vor einigen Jahren ihr Maximum erreicht. Dadurch hat die relative Ozongefährlichkeit von Brom gegenüber Chlor noch zugenommen. Die Menge von Brom in der Stratosphäre, sowie wichtige Details seiner Photochemie, sind bis jetzt weniger gut als bei Chlor erforscht. So gibt es bisher keine simultane Messung der wichtigsten Bromsubstanzen Bromoxyd und Bromnitrat. Das erschwert die Bestimmung der Gesamtmenge von Brom in der Stratosphäre sowie die Einschätzung seiner Gefährlichkeit.

Der nun in Timmins in Ontario gestartete Ballon ist rund 400.000 Kubikmeter groß, trägt eine Nutzlast von rund 760 Kilogramm und steigt bis nahezu 40 Kilometer Höhe auf. Die Gondel beherbergt drei komplexe Fernerkundungsinstrumente, die einen breiten Teil des elektromagnetischen Spektrums abdecken und sich bei der Messung stratosphärischer Substanzen ideal ergänzen: das Infrarot-Spektrometer MIPAS-B des KIT-Instituts für Meteorologie und Klimaforschung, das Ferninfrarot-/Submillimeter-Spektrometer TELIS des DLR und das UV-/visuell-Spektrometer mini-DOAS der Universität Heidelberg. „Neben Temperatur und Wolkenparametern kann diese weltweit einzigartige Kombination von Instrumenten rund 40 ozon-und klimarelevante Spurengase simultan messen“, erklärt Hermann Oelhaf KIT.

Primäres Ziel Messungen ist die genaue höhenabhängige Erfassung der Bilanz des reaktiven Broms in der Stratosphäre samt der wichtigsten Verbindungen der Bromfamilie. Darüber hinaus untersuchen die Forscher, wie realistisch die verfügbaren numerischen Modelle die Bromchemie simulieren und wie zuverlässig die im Labor gemessenen Reaktionskonstanten bei allen für Brom wichtigen Reaktionen sind. Das Projekt dient auch dazu, Bilanzen, Verteilung und photochemische Kopplung für alle chemischen Familien zu untersuchen sowie die Vertikalprofile wichtiger klimawirksamer Gase zu erfassen.

KIT / RK