Emission und CHemischeUmwandlung biogener flüchtiger

Organischer Verbindungen

Quantitative Beschreibung der Nettoemissionen reaktiver Spurengase aus einem Mischwaldbestand in die Troposphäre

07ATF47, Projektlaufzeit: 1.1.2001-31.12.2003, verl. bis 31.12.2004

Kooperationspartner

Universitäten•Hamburg

Forschungsinstitute•FZ Jülich•MPI Mainz•ISAS Dortmund

Firmen•MetAir AG•AAP München

Universitäten•Hamburg•Bayreuth•Innsbruck•Köln•Leipzig•Wuppertal

Forschungsinstitute•FZ Jülich•MPI Mainz•ISAS Dortmund•Agrocope FAL Zürich

S-UW

Uni Hamburg

MPI Mainz

S-UW

Uni Köln

Uni Leipzig

UniWuppertal

UniInnsbruck

MPI Mainz

WindkanalBodenemissionen

Emission und Aufnahme von VOC Feldexperiment

Atmosphären-Simulations-Kammer (SAPHIR)

Konzept

„mikrometeorologische“ Situation

Kontinuierliche Messung mikrometeorologischer Parameter über zwei Vegetationsperioden

(FZJ, AAP, MPI)

NONO22

NONO OO33

„chemische Situation“

Messung aller für die Atmosphärenchemie relevanter Spurengase erlaubt eine detaillierte Beschreibung der chemischen Situation

(FZJ, MPI, FAL, Uni Innsbruck, PSI)

Emission und Aufnahme von Spurengasen

Untersuchung der Emission und Aufnahme von Spurengasen als Funktion aller wichtigen Parameter für die am Standort vorhandenen Spezies(Eiche, Buche, Birke), Bewertung und Verbesserung von Emissionsalgorithmen

(MPI, FZJ)

Mon

oter

pene

em

issi

on[µ

g / (

g h)

]Is

opre

neem

issi

on[µ

g / (

g h)

]M

etha

nol e

mis

sion

[µg

/ (g

h)]

Sto

mat

al c

ondu

ctan

ce[(

m/h

)/10

]

Fagus sylvatica Fagus sylvatica

Quercus robur Quercus robur

Quercus roburQuercus robur

0

5

10

15

20

0

10

20

30

40

0

5

10

15

Pho

tosy

nthe

sis

[mg

/ (g

h)]

0

20

40

60

80

100

0

40

80

120

160

0 500 1000 1500

PAR [µmol / m² s]

0.0

0.5

1.0

1.5

0 20 40 60 80 100

Temperature [°C]

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

0

5

10

15

0

5

10

15

Monoterpene emission

Isoprene emission

Methanol emission

G93

Mon

oter

pene

em

issi

on[µ

g / (

g h)

]Is

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neem

issi

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g h)

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h)]

Sto

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m/h

)/10

]

Fagus sylvatica Fagus sylvatica

Quercus robur Quercus robur

Quercus roburQuercus robur

0

5

10

15

20

0

10

20

30

40

0

5

10

15

Pho

tosy

nthe

sis

[mg

/ (g

h)]

0

20

40

60

80

100

0

40

80

120

160

0 500 1000 1500

PAR [µmol / m² s]

0.0

0.5

1.0

1.5

0 20 40 60 80 100

Temperature [°C]

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

0

5

10

15

0

5

10

15

Monoterpene emission

Isoprene emission

Methanol emission

G93

Strahlungsmessungen

Vertikalprofile und spektrale Verteilung der Strahlung im Waldbestand

Jahresgang der Photolysefrequenzen im Wald

(FZJ)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

-1 0 1 2 3 4 5 6 0 100 200 300 400 500 600 40 50 60 70 80 90 100

0.0 0.5 1.0 1.5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 50 100 150 200 250 0 100 200 300 400

OH

OH / 106 cm-3

cano

pyca

nopy

HO2

HO2 / 106 cm-3

O3

O3 / ppb

J(O1D)

J(O1D) / 10-5s-1

heig

ht /

mhe

ight

/ m

NO

HONO / ppt

HONO

NO / ppt

Freie Radikale

Tagesgänge von OH, HO2, RO2 unter, in und über dem KronenraumVertikalprofile freier Radikale in einem Waldbestand

(FZJ)

Salpetrige Säure

0

50

100

150

200

250

13:15 13:30 13:45 14:00 14:15 14:30

time

HO

NO

[pp

tV]

0

5

10

15

20

25

HO

NO

(LO

PA

P)/

HO

NO

(pho

to)LOPAP

Photostat.LOPAP/Photostat.

Identifikation von HONO als „Schlüsselsubstanz“ für Radikalchemie im Waldbestand,.HONO-Photolyse verantwortlich für 40 – 50 % der OH Radikale

(Uni Wuppertal, FZJ)

Erstmalige Messung der Flüsse von Terpen-Oxidationsprodukten über einem Waldbestand

(ISAS Dortmund)

Terpen-Oxidationsprodukte

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

July 15, 2003

05.30 -06.30

0

08.30 -09.30 11.30 -12.30 14.30 -15.30 17.30 -18.3005.30 -06.30 08.30 -09.30 11.30 -12.30 14.30 -15.30 17.30 -18.30

SabineneSabinaketone

Flu

ss (

ng

cm

-2s-

1 )

terp

ene

oxi

dat

ion

pro

du

cts

[ng

/m³]

org

anic

carb

on

[µg

/m³]

0

20

40

60

80

100

120

140

8 9 10 11 14 150

1

2

3

4

5

6

7

terpene oxidation productsorganic carbon

day of July 2003

terp

ene

oxi

dat

ion

pro

du

cts

[ng

/m³]

org

anic

carb

on

[µg

/m³]

0

20

40

60

80

100

120

140

8 9 10 11 14 150

1

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4

5

6

7

terpene oxidation productsorganic carbon

0

20

40

60

80

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140

8 9 10 11 14 150

1

2

3

4

5

6

7

terpene oxidation productsorganic carbon

day of July 2003

Terpen-Oxidationsprodukte “Proxi” für den Anteil von OC in Aerosolpartikeln

w'c*'

Z[m

]

0 0.5 1 1.50

20

40

60

80

100

120

area 1area 2area 3total area

c*

Z[m

]

0 5 100

20

40

60

80

100

120

area 1area 2area 3total area

]//[

]/[]/[*

2330

33

msmQ

smUmmcc mair ×

=

MainTowerArea

source 3Area

source 2Area

source 1*

Area sources of passive tracer-gas Main

tower

Messungen im Windkanal

Unterstützung beim Design des FeldexperimentsAnalyse der Quellverteilung der gemessenen SpurengaseAnalyse der Transportzeiten in und über dem Bestand Nachweis, dass Messort repräsentativ für den Waldbestand

(Uni Hamburg)

Kooperationen VALCHEM-IDEC-BEWA-ECHO

VALCHEM/IDEC: Entwicklung Isoprenmechanismus

EURAD: Prognose für ECHO

ECHO/EURAD: Diagnose für ausgewählte Episoden

BEWA/ECHO: Bestandsflussmodellierung

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

14. 07. 00:00 15. 07. 00:00 16. 07. 00:00 17. 07. 00:00

MEZIs

op

ren

Mis

chu

ng

sver

häl

tnis

, pp

t

Wie geht es weiter

• weitere Auswertung und Interpretation der Daten

• Modellrechnungen zu Chemie und Transport

• Publikation wichtiger Teilergebnisse in begutachteten

Zeitschriften

• Weiterentwicklung der Datenbank

• gewonnene Datensatz lässt sich in der verbleibenden

Projektlaufzeit nicht in vollem Umfang ausschöpfen

Synthese von Feld-, Labor- und Modelldaten zur

Bestimmung der Nettoemissionen aus Waldbeständen

Präsentation von Ergebnissen:

57 Seminarvorträge, davon 20 eingeladene Vorträge

76 Konferenzbeiträge, davon 7 eingeladene Vorträge

20 Publikationen, davon 14 begutachtete Publikationen

ECHO in Zahlen

Ausbildung:

12 Vorlesungen bzw. Seminare

7 Diplomarbeiten

12 Doktorarbeiten

16 Postdocs

11 Praktikanten (Schüler-, FH-, Uni-)

Sandrine Aubrun, Sandra Ausma, Christof Ammann, Rolf Bandur, Jonathan Beauchamp, Birger Bohn, Dirk Bruening, Jonas Bühler, Hermann-Josef Buers, Tamara Dindorf, Ralph Dlugi, Claudia Erven, Karen Fechner, Achim Folkers, Traian Gavrilolei, Martin Graus, Armin Hansel, Andreas Hofzumahaus, Frank Holland, Thorsten Hoffmann, Christoph Holzke, Jürgen Kesselmeier, Jörg Kleffmann, Einhart Kleist, Dieter Klemp, Michael Komenda, Axel Knaps, Michael Kortner, Uwe Kuhn, Lydia Lehmann, Bernd Leitl, Volker Linnemann, Jutta Lörzer, Oliver Marx, Franz Meixner, Michael Memmersheimer, Thomas Mentel, Djuro Mihelcic, Bernhard Mittermaier, Michael Möllmann-Coers, Peter Müsgen, Albrecht Neftel, Bruno Neininger, Claudia Neubert, Sebastian Otto, Björn Papke, Frauke Pascheke, Kate Richards, Franz Rohrer, Udo Rummel, Michael Schatzmann, Andrea Schaub, Monika Scheibe, Thomas Seifert, Manfred Siese, Eric Simon,Christoph Spirig, Detlef Sprung, Martin Steinbacher, JanStofledt, Axel Thielmann, Ralf Tillmann, Christoph Thomas, Thomas Trautmann, Ivonne Trebs, Christian Tritsch, Jörg Warnke, Robert Wegener, Antje Weitz, Jürgen Wildt, Armin Wisthaler, Sascha Zapf, Michael Zelger, Myriel Ziehe

Das ECHO-Team