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Halogen Oxides in the Mid-Latitudinal Planetary Boundary Layer

Hebestreit, Kai

German Title: Halogenoxide in der planetaren Grenzschicht mittlerer Breiten

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Abstract

Die Bedeutung reaktiver Halogenverbindungen (RHS) in der Troposphäre ist durch plötzlich auftretende, sehr schnell ablaufende Ozoneinbrüche während des polaren Sonnenaufgangs dokumentiert. Ob RHS jedoch auch in mittleren Breiten signifikante Auswirkungen auf die Chemie der Troposphäre haben, war bisher unklar, da außerhalb der Polarregionen noch keine Halogenoxide nachgewiesen werden konnten. Im Verlauf der vier im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Messkampagnen gelang es erstmalig, Halogenoxide in der planetaren Grenzschicht (PBL) mittlerer Breiten nachzuweisen und ihren eindeutigen Einfluss aufzuzeigen. An der westirischen Atlantikküste wurden Jodoxide (IO und OIO) in der marinen PBL nachgewiesen und von Makroalgen emittierte, kurzlebige jodierte Kohlenwasserstoffe als primäre Quelle reaktiven Jods (re-I) identifiziert. Es zeigte sich eine deutliche Abhängigkeit der IO Konzentration sowohl von der solaren Einstrahlung als auch vom Tidenhub, während ein Zusammenhang mit der NOx Belastung nicht beobachtet wurde. Ein direkter Einfluss von re-I auf die Ozonkonzentration wurde nicht nachgewiesen. Dies liegt vermutlich an der hohen natürlichen Variabilität dieses Parameters, denn Modellberechnungen belegen, dass die Ozonzerstörung durch re-I die Größenordnung anderer Ozonverlustprozesse, wie z.B. Deposition, besitzt und deshalb nicht vernachlässigt werden darf. Während der Messkampagne am Toten Meer gelang es, BrO in der PBL außerhalb der Polarregionen zu detektieren. Seine ozonzerstörende Wirkung spiegelte sich in periodischen Tageszyklen wider, deren Regelmäßigkeit zum einen durch die Topographie des Toten-Meer-Grabens, zum anderen durch die Meteorologie des Messortes bedingt war. Die Freisetzung reaktiven Broms aus Salzablagerungen entlang des Toten Meeres konnte als primäre Bromquelle identifiziert werden.

Translation of abstract (English)

The importance of reactive halogen species (RHS) in the troposphere has been revealed when they were found to cause sudden, rapid ozone depletion during the polar sunrise. However, whether or not RHS play a significant part in mid-latitudinal tropospheric chemistry was still unclear, as no halogen oxides had been detected outside the polar regions so far. In the course of the four measurement campaigns carried out within the framework of this thesis the first detection of halogen oxides in the mid-latitudinal planetary boundary layer (PBL) succeeded, and their impact could be clearly demonstrated. At the Western Irish Atlantic coast iodine oxides (IO and OIO) have been detected in the marine PBL, and short-lived iodinated hydrocarbons released by macroalgae were found to act as the primary source of reactive iodine (re-I). IO turned out to depend closely on solar radiation and tidal height, but not on NOx concentration. A direct effect of re-I on ozone has not been observed, possibly owing to the natural variability of this parameter. Model calculations indicate that the overall influence of re-I is comparable to known ozone loss processes, such as ozone deposition, and should therefore not be neglected. During a measurement campaign at the Dead Sea the detection of BrO in the PBL outside the polar regions succeeded. Its ozone-destroying effect was reflected by recurring diurnal cycles, the periodicity of which is due to the topography of the Dead Sea Valley on the one hand and to the meteorology of this region on the other hand. The release of reactive bromine from sea salt deposits along the Dead Sea has been identified as the primary source of BrO.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Platt, Prof. Dr. Ulrich
Date of thesis defense: 25. April 2001
Date Deposited: 10. Jul 2001 00:00
Date: 2001
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Environmental Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Halogenoxide, Troposphäre, Photochemie, Optische Strahlung / Absorption,
Uncontrolled Keywords: LP-DOAS, RHS Freisetzung, BrO, IO, OIOMace Head / Ireland, Dead Sea / Israel, ozone depletion, sea salt, halogenated hydrocarbons
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