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status_changed: 2012-08-15 09:05:11
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Vogel, Leif
title: Volcanic plumes: Evaluation of spectroscopic measurements, early detection, and bromine chemistry
title_de: Vulkanfahnen: Auswertung spektroskopischer Messungen, Früherkennung und Bromchemie
ispublished: pub
subjects: 530
divisions: 130500
adv_faculty: af-13
keywords: Vulkanfahnen , BrommonoxideDOAS , bromine , sulphur dioxide , volcanism , aviation
cterms_swd: DOAS
cterms_swd: Troposphäre
cterms_swd: Schwefeldioxid
cterms_swd: Brom
cterms_swd: Eruption
cterms_swd: Vulkanismus
cterms_swd: Luftfahrt
abstract: Volcanos emit inter alia highly reactive chemical compounds, which influence the atmosphere on a local, regional and global scale. Subject of this study are measurements of volcanic plumes via differential optical absorption spectroscopy (DOAS). A new tool for analysis and optimisation of evaluation schemes was developed, which is applicable to any DOAS measurement. Measurements of bromine monoxide (BrO) and sulphur dioxide (SO2 ) are presented, which were gathered at Mt. Etna (Italy) and Pacaya (Guatemala). For Mt. Etna, the measurements describe the evolution of BrO at plume ages of 5 min. - 100 min., which are the first simultaneously performed measurements in “aged” plumes. Measured BrO/SO2 ratios range between 0.4E-4 and 1.2E-4. The measurements show, that chemical model calculations inadequately describe the evolution of BrO. Furthermore the first detection of BrO at Pacaya volcano (Guatemala) is presented, the evolution of BrO from the crater rim (<0.2E-4) to a plume age of 5 min. (1.25E-4 ) at high time resolution was observed. At Popocatépetl volcano (Mexico), the feasibility of the DOAS technique was explored to be a central component in an early in-flight warning system of volcanic SO2 clouds for aviation. A maximum detection distance of 80 km is derived, which is sufficient in order to perform evasive manoeuvres.
abstract_translated_text: Vulkane emittieren unter anderem hochreaktive chemische Verbindungen, welche die Atmosphäre lokal, regional und global beeinflussen können. Gegenstand der Doktorarbeit sind Messungen von Vulkanfahnen mittels differentieller optischer Absorptionsspektroskopie (DOAS). Ein neues Werkzeug zur Analyse und Optimierung der Auswertung von Absorptionsspektren wurde entwickelt, welches auf jede DOAS Messung angewandt werden kann. Brommonoxid (BrO) und Schwefeldioxid (SO2) wurden in der Vulkanfahne des Ätna (Italien) gemessen. Die hier vorgestellten Messungen bei Fahnenaltern von 5 bis 100 Minuten sind die ersten, simultanen Messungen von BrO in „älteren“ Vulkanfahnen. Es wurden BrO/SO2 Verhältnisse zwischen 0,4E-4 und 1,2E-4 bestimmt. Die Messungen zeigen, dass die chemischen Modellrechnungen die gemessene Entwicklung nur unzureichend wiedergeben. Desweiteren wurde zum ersten Mal BrO in der Vulkanfahne des Pacaya Vulkans (Guatemala) nachgewiesen und die Entwicklung von BrO vom Kraterrand (< 0,2E-4) bis 5 Minuten nach Emission (1,25E-4) erstmalig in hoher zeitlicher Auflösung verfolgt. Eine Studie am Popocatépetl Vulkan (Mexiko) zeigte, dass die DOAS-Technik für flugzeuggestützte SO2 Früherkennungssysteme für Wolken vulkanischen Ursprungs anwendbar ist. Eine für Flugzeuge gefährliche Vulkanwolke ist bis zu einer Entfernung von 80 km detektierbar, was ausreichend ist um eventuelle Ausweichmanöver einzuleiten.
abstract_translated_lang: ger
class_scheme: pacs
class_labels: 92.60.hf, 92.60.Zc, 91.40.Vg, 91.40.Zz, 91.40.Yt
date: 2011
date_type: published
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ppn_swb: 1651403988
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-opus-132194
date_accepted: 2011-12-13
advisor: HASH(0x564e1a220a08)
language: eng
bibsort: VOGELLEIFVOLCANICPL2011
full_text_status: public
citation:   Vogel, Leif  (2011) Volcanic plumes: Evaluation of spectroscopic measurements, early detection, and bromine chemistry.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/13219/1/Dissertation_Leif_Vogel_20111031.pdf