Atmospheric and climate effects of biomass burning using different injection heights

Inspired by the need for a representation of the biomass burning emissions injection height in the ECHAM/MESSy Atmospheric Chemistry model (EMAC)

Stratospheric aerosol extinction retrieved from SCIAMACHY measurements in limb geometry

Stratosphärische Partikel sind typischerweise mit dem bloßen Auge nicht wahrnehmbar. Dennoch haben sie einen signifikanten Einfluss auf die Strahlungsbilanz der Erde und die heteorogene Chemie in der Stratosphäre. Kontinuierliche, vertikal aufgelöste, globale Datensätze sind daher essenziell für das Verständnis physikalischer und chemischer Prozesse in diesem Teil der Atmosphäre. Beginnend mit den Messungen des zweiten Stratospheric Aerosol Measurement (SAM II) Instruments im Jahre 1978 existiert eine kontinuierliche Zeitreihe für stratosphärische Aerosol-Extinktionsprofile, welche von Messinstrumenten wie dem zweiten Stratospheric Aerosol and Gas Experiment (SAGE II), dem SCIAMACHY, dem OSIRIS und dem OMPS bis heute fortgeführt wird. rnrnIn dieser Arbeit wird ein neu entwickelter Algorithmus vorgestellt, der das sogenannte ,,Zwiebel-Schäl Prinzip'' verwendet, um Extinktionsprofile zwischen 12 und 33 km zu berechnen. Dafür wird der Algorithmus auf Radianzprofile einzelner Wellenlängen angewandt, die von SCIAMACHY in der Limb-Geometrie gemessen wurden. SCIAMACHY's einzigartige Methode abwechselnder Limb- und Nadir-Messungen bietet den Vorteil, hochaufgelöste vertikale und horizontale Messungen mit zeitlicher und räumlicher Koinzidenz durchführen zu können. Die dadurch erlangten Zusatzinformationen können verwendet werden, um die Effekte von horizontalen Gradienten entlang der Sichtlinie des Messinstruments zu korrigieren, welche vor allem kurz nach Vulkanausbrüchen und für polare Stratosphärenwolken beobachtet werden. Wenn diese Gradienten für die Berechnung von Extinktionsprofilen nicht beachtet werden, so kann dies dazu führen, dass sowohl die optischen Dicke als auch die Höhe von Vulkanfahnen oder polarer Stratosphärenwolken unterschätzt werden. In dieser Arbeit wird ein Verfahren vorgestellt, welches mit Hilfe von dreidimensionalen Strahlungstransportsimulationen und horizontal aufgelösten Datensätzen die berechneten Extinktionsprofile korrigiert.rnrnVergleichsstudien mit den Ergebnissen von Satelliten- (SAGE II) und Ballonmessungen zeigen, dass Extinktionsprofile von stratosphärischen Partikeln mit Hilfe des neu entwickelten Algorithmus berechnet werden können und gut mit bestehenden Datensätzen übereinstimmen. Untersuchungen des Nabro Vulkanausbruchs 2011 und des Auftretens von polaren Stratosphärenwolken in der südlichen Hemisphäre zeigen, dass das Korrekturverfahren für horizontale Gradienten die berechneten Extinktionsprofile deutlich verbessert.

Flugzeuggetragene in-situ Messungen zur Eis- und Flüssigphase troposphärischer Wolken

Die Mikrophysik in Wolken bestimmt deren Strahlungseigenschaften und beeinflusst somit auch den Strahlungshaushalt des Planeten Erde. Aus diesem Grund werden im Rahmen der vorliegenden Arbeit die mikrophysikalischen Charakteristika von Cirrus-Wolken sowie von arktischen Grenzschicht-Wolken behandelt. Die Untersuchung dieser Wolken wurde mithilfe verschiedener Instrumente verwirklicht, welche Partikel in einem Durchmesserbereich von 250nm bis zu 6.4mm vermessen und an Forschungsflugzeugen montiert werden. Ein Instrumentenvergleich bestätigt, dass innerhalb der Bereiche in denen sich die Messungen dieser Instrumente überlappen, die auftretenden Diskrepanzen als sehr gering einzustufen sind. Das vorrangig verwendete Instrument trägt die Bezeichnung CCP (Cloud Combination Probe) und ist eine Kombination aus einem Instrument, das Wolkenpartikel anhand von vorwärts-gerichtetem Streulicht detektiert und einem weiteren, das zweidimensionale Schattenbilder einzelner Wolkenpartikel aufzeichnet. Die Untersuchung von Cirrus-Wolken erfolgt mittels Daten der AIRTOSS-ICE (AIRcraft TOwed Sensor Shuttle - Inhomogeneous Cirrus Experiment) Kampagne, welche im Jahr 2013 über der deutschen Nord- und Ostsee stattfand. Parameter wie Partikeldurchmesser, Partikelanzahlkonzentration, Partikelform, Eiswassergehalt, Wolkenhöhe und Wolkendicke der detektierten Cirrus-Wolken werden bestimmt und im Kontext des aktuellen Wissenstandes diskutiert. Des Weiteren wird eine beprobte Cirrus-Wolke im Detail analysiert, welche den typischen Entwicklungsprozess und die vertikale Struktur dieser Wolkengattung widerspiegelt. Arktische Grenzschicht-Wolken werden anhand von Daten untersucht, die während der VERDI (VERtical Distribution of Ice in Arctic Clouds) Kampagne im Jahr 2012 über der kanadischen Beaufortsee aufgezeichnet wurden. Diese Messkampagne fand im Frühling statt, um die Entwicklung von Eis-Wolken über Mischphasen-Wolken bis hin zu Flüssigwasser-Wolken zu beobachten. Unter bestimmten atmosphärischen Bedingungen tritt innerhalb von Mischphasen-Wolken der sogenannte Wegener-Bergeron-Findeisen Prozess auf, bei dem Flüssigwassertropfen zugunsten von Eispartikeln verdampfen. Es wird bestätigt, dass dieser Prozess anhand von mikrophysikalischen Messungen, insbesondere den daraus resultierenden Größenverteilungen, nachweisbar ist. Darüber hinaus wird eine arktische Flüssigwasser-Wolke im Detail untersucht, welche im Inneren das Auftreten von monomodalen Tröpfchen-Größenverteilungen zeigt. Mit zunehmender Höhe wachsen die Tropfen an und die Maxima der Größenverteilungen verschieben sich hin zu größeren Durchmessern. Dahingegen findet im oberen Übergangsbereich dieser Flüssigwasser-Wolke, zwischen Wolke und freier Atmosphäre, ein Wechsel von monomodalen zu bimodalen Tröpfchen-Größenverteilungen statt. Diese weisen eine Mode 1 mit einem Tropfendurchmesser von 20μm und eine Mode 2 mit einem Tropfendurchmesser von 10μm auf. Das dieses Phänomen eventuell typisch für arktische Flüssigwasser-Wolken ist, zeigen an dem Datensatz durchgeführte Analysen. Mögliche Entstehungsprozesse der zweiten Mode können durch Kondensation von Wasserdampf auf eingetragenen Aerosolpartikeln, die aus einer Luftschicht oberhalb der Wolke stammen oder durch Wirbel, welche trockene Luftmassen in die Wolke induzieren und Verdampfungsprozesse von Wolkentröpfchen hervorrufen, erklärt werden. Unter Verwendung einer direkten numerischen Simulation wird gezeigt, dass die Einmischung von trockenen Luftmassen in den Übergangsbereich der Wolke am wahrscheinlichsten die Ausbildung von Mode 2 verursacht.

Species specific nitrogen isotope analysis by NanoSIMS

Der atmosphärische Kreislauf reaktiver Stickstoffverbindungen beschäftigt sowohl die Naturwissenschaftler als auch die Politik. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass reaktive Stickoxide die Bildung von bodennahem Ozon kontrollieren. Reaktive Stickstoffverbindungen spielen darüber hinaus als gasförmige Vorläufer von Feinstaubpartikeln eine wichtige Rolle und der Transport von reaktivem Stickstoff über lange Distanzen verändert den biogeochemischen Kohlenstoffkreislauf des Planeten, indem er entlegene Ökosysteme mit Stickstoff düngt. Die Messungen von stabilen Stickstoffisotopenverhältnissen (15N/14N) bietet ein Hilfsmittel, welches es erlaubt, die Quellen von reaktiven Stickstoffverbindungen zu identifizieren und die am Stickstoffkeislauf beteiligten Reaktionen mithilfe ihrer reaktionsspezifischen Isotopenfraktionierung genauer zu untersuchen. rnIn dieser Doktorarbeit demonstriere ich, dass es möglich ist, mit Hilfe von Nano-Sekundärionenmassenspektrometrie (NanoSIMS) verschiedene stickstoffhaltige Verbindungen, die üblicherweise in atmosphärischen Feinstaubpartikeln vorkommen, mit einer räumlichen Auflösung von weniger als einem Mikrometer zu analysieren und zu identifizieren. Die Unterscheidung verschiedener stickstoffhaltiger Verbindungen erfolgt anhand der relativen Signalintensitäten der positiven und negativen Sekundärionensignale, die beobachtet werden, wenn die Feinstaubproben mit einem Cs+ oder O- Primärionenstrahl beschossen werden. Die Feinstaubproben können direkt auf dem Probenahmesubstrat in das Massenspektrometer eingeführt werden, ohne chemisch oder physikalisch aufbereited zu werden. Die Methode wurde Mithilfe von Nitrat, Nitrit, Ammoniumsulfat, Harnstoff, Aminosären, biologischen Feinstaubproben (Pilzsporen) und Imidazol getestet. Ich habe gezeigt, dass NO2 Sekundärionen nur beim Beschuss von Nitrat und Nitrit (Salzen) mit positiven Primärionen entstehen, während NH4+ Sekundärionen nur beim Beschuss von Aminosäuren, Harnstoff und Ammoniumsalzen mit positiven Primärionen freigesetzt werden, nicht aber beim Beschuss biologischer Proben wie z.B. Pilzsporen. CN- Sekundärionen werden beim Beschuss aller stickstoffhaltigen Verbindungen mit positiven Primärionen beobachtet, da fast alle Proben oberflächennah mit Kohlenstoffspuren kontaminiert sind. Die relative Signalintensität der CN- Sekundärionen ist bei kohlenstoffhaltigen organischen Stickstoffverbindungen am höchsten.rnDarüber hinaus habe ich gezeigt, dass an reinen Nitratsalzproben (NaNO3 und KNO3), welche auf Goldfolien aufgebracht wurden speziesspezifische stabile Stickstoffisotopenverhältnisse mithilfe des 15N16O2- / 14N16O2- - Sekundärionenverhältnisses genau und richtig gemessen werden können. Die Messgenauigkeit auf Feldern mit einer Rastergröße von 5×5 µm2 wurde anhand von Langzeitmessungen an einem hausinternen NaNO3 Standard als ± 0.6 ‰ bestimmt. Die Differenz der matrixspezifischen instrumentellen Massenfraktionierung zwischen NaNO3 und KNO3 betrug 7.1 ± 0.9 ‰. 23Na12C2- Sekundärionen können eine ernst zu nehmende Interferenz darstellen wenn 15N16O2- Sekundärionen zur Messung des nitratspezifischen schweren Stickstoffs eingesetzt werden sollen und Natrium und Kohlenstoff im selben Feinstaubpartikel als interne Mischung vorliegt oder die natriumhaltige Probe auf einem kohlenstoffhaltigen Substrat abgelegt wurde. Selbst wenn, wie im Fall von KNO3, keine derartige Interferenz vorliegt, führt eine interne Mischung mit Kohlenstoff im selben Feinstaubpartikel zu einer matrixspezifischen instrumentellen Massenfraktionierung die mit der folgenden Gleichung beschrieben werden kann: 15Nbias = (101 ± 4) ∙ f − (101 ± 3) ‰, mit f = 14N16O2- / (14N16O2- + 12C14N-). rnWird das 12C15N- / 12C14N- Sekundärionenverhältnis zur Messung der stabilen Stickstoffisotopenzusammensetzung verwendet, beeinflusst die Probematrix die Messungsergebnisse nicht, auch wenn Stickstoff und Kohlenstoff in den Feinstaubpartikeln in variablen N/C–Verhältnissen vorliegen. Auch Interferenzen spielen keine Rolle. Um sicherzustellen, dass die Messung weiterhin spezifisch auf Nitratspezies eingeschränkt bleibt, kann eine 14N16O2- Maske bei der Datenauswertung verwendet werden. Werden die Proben auf einem kohlenstoffhaltigen, stickstofffreien Probennahmesubstrat gesammelt, erhöht dies die Signalintensität für reine Nitrat-Feinstaubpartikel.

Das Dortnunder Museum am Ostwall von Leonie Reygers

In der europäischen Museumslandschaft der Nachkriegszeit war das Dortmunder Museum am Ostwall eine feste Größe. Gründungsdirektorin Leonie Reygers holte die weite Welt in die vom Bombenkrieg verwüstete Industriestadt. Sie übernahm 1947 eine ruinöses Haus, das bereits Resultat eines Umbaus war: das 1872–75 errichtete Königliche Oberbergamt war 1911 zum Museum für Kunst und Gewerbe umgebaut worden. Reygers entwickelte die Kriegsruine als Direktorin und gestaltende Bauherrin zu einem Museum der Gegenwartskunst weiter und strebte danach, in der Kombination von Alt und Neu eine „harmonische Atmosphäre“ entstehen zu lassen. Die verschiedenen historischen Schichten wurden unter ihrer Regie zu einer neuen Einheit verschmolzen. Das aus heutiger Perspektive eher unscheinbar wirkende Haus ist eines der ganz wenigen Zeugnisse eines Museumsbaus der unmittelbaren Nachkriegszeit in Deutschland und zudem ein exemplarisches Beispiel für die architektonische Strategie des Einfügens im Umgang mit Kriegsruinen.

Methan in Feuchtgebieten - Emissionen in der Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft

Methan ist ein bedeutendes Treibhausgas, seine Wirkung pro Molekül ist bis zu 26 Mal stärker als diejenige von Kohlendioxid. Methan wird in der Atmosphäre allerdings auch bedeutend schneller umgewandelt und eliminiert als Kohlendioxid. Veränderungen in der natürlichen Methanproduktion als Folge von Klimaveränderungen können daher den Treibhauseffekt verstärken oder abschwächen, je nachdem ob Methanemissionen durch ein wärmeres Klima erhöht oder reduziert werden.

Proposal for an International Molybdenum Isotope Measurement Standard and Data Representation

Molybdenum isotopes are increasingly widely applied in Earth Sciences. They are primarily used to investigate the oxygenation of Earth's ocean and atmosphere. However, more and more fields of application are being developed, such as magmatic and hydrothermal processes, planetary sciences or the tracking of environmental pollution. Here, we present a proposal for a unifying presentation of Mo isotope ratios in the studies of mass-dependent isotope fractionation. We suggest that the δ98/95Mo of the NIST SRM 3134 be defined as +0.25‰. The rationale is that the vast majority of published data are presented relative to reference materials that are similar, but not identical, and that are all slightly lighter than NIST SRM 3134. Our proposed data presentation allows a direct first-order comparison of almost all old data with future work while referring to an international measurement standard. In particular, canonical δ98/95Mo values such as +2.3‰ for seawater and −0.7‰ for marine Fe–Mn precipitates can be kept for discussion. As recent publications show that the ocean molybdenum isotope signature is homogeneous, the IAPSO ocean water standard or any other open ocean water sample is suggested as a secondary measurement standard, with a defined δ98/95Mo value of +2.34 ± 0.10‰ (2s). Les isotopes du molybdène (Mo) sont de plus en plus largement utilisés dans les sciences de la Terre. Ils sont principalement utilisés pour étudier l'oxygénation de l'océan et de l'atmosphère de la Terre. Cependant, de plus en plus de domaines d'application sont en cours de développement, tels que ceux concernant les processus magmatiques et hydrothermaux, les sciences planétaires ou encore le suivi de la pollution environnementale. Ici, nous présentons une proposition de présentation unifiée des rapports isotopiques du Mo dans les études du fractionnement isotopique dépendant de la masse. Nous suggérons que le δ98/95Mo du NIST SRM 3134 soit définit comme étant égal à +0.25 ‰. La raison est que la grande majorité des données publiées sont présentés par rapport à des matériaux de référence qui sont similaires, mais pas identiques, et qui sont tous légèrement plus léger que le NIST SRM 3134. Notre proposition de présentation des données permet une comparaison directe au premier ordre de presque toutes les anciennes données avec les travaux futurs en se référant à un standard international. En particulier, les valeurs canoniques du δ98/95Mo comme celle de +2,3 ‰ pour l'eau de mer et de -0,7 ‰ pour les précipités de Fe-Mn marins peuvent être conservés pour la discussion. Comme les publications récentes montrent que la signature isotopique moyenne du molybdène de l'océan est homogène, le standard de l'eau océanique IAPSO ou tout autre échantillon d'eau provenant de l'océan ouvert sont proposé comme standards secondaires, avec une valeur définie du δ98/95 Mo de 2.34 ± 0.10 ‰ (2s).

On the counter-radiation of the atmosphere

This paper is the edited translation of the paper by ANDERS ANGSTRÖM ‘‘Über die Gegenstrahlung der Atmosphäre’’ (On the counter-radiation of the atmosphere) that was published 1916 in the Meteorologische Zeitschrift 33, 529–538.

Migrantinnen in interkulturellen Vereinen: Perspektiven zur Integration in den Sport

Im deutschsprachigen Raum wird ein hoher Anteil an Migrantinnen, die sportlich inaktiv und in Sportvereinen unterrepräsentiert sind, konstatiert (Burrmann et al., 2015; Lamprecht et al., 2014). Migrantinnen ist der Zugang zu Sportaktivitäten häufig erschwert aufgrund von Diskriminierung, Konflikten und Grenzziehungsprozessen, denen Aspekte betreffend des Geschlechts und der Ethnizität inhärent sind. Vor diesem Hintergrund wurde bislang häufig das Potenzial der Integration in den Sport bzw. Sozialisation zum Sport von Migrantinnen in (ethnischen) Sportvereinen und im Schulsport untersucht. Wie jedoch die Integration in den Sport in interkulturellen Vereinen, welche Sportangebote offerieren, funktioniert, ist weder in der Migrations- noch in der sportbezogenen Integrationsforschung ein gängiges Thema. Basierend auf dem theoretischen Ansatz Boundary Work (Lamont & Molnár, 2002) untersucht die vorliegende Studie geschlechtsbezogene und ethnische Grenzziehungsprozesse hinsichtlich der Sportpartizipation von Migrantinnen in einem interkulturellen Verein sowie vereinsbezogene Möglichkeiten, welche die Integration in den Sport fördern. Es wurden halbstrukturierte Interviews mit acht Migrantinnen verschiedener Herkunft und zwei Leiterinnen eines interkulturellen Vereins in der deutschsprachigen Schweiz durchgeführt. Zusätzlich erfolgte eine Gruppendiskussion mit sechs Migrantinnen. Mittels qualitativer Inhaltsanalyse und dokumentarischer Methode wurden geschlechtsbezogene und ethnische Grenzen sowie Möglichkeiten für eine Sportpartizipation durch den Verein abgeleitet. Hinsichtlich der erschwerten Sportpartizipation indizieren die Resultate vielfältige, miteinander verschränkte, sich überlagernde und durchlässige Grenzen, die das Geschlecht und die Ethnizität allgemein betreffen. Im Speziellen wirken migrationsbedingt und lebensphasenspezifisch geprägte Haltungen gegenüber „mütterlichen“ Verpflichtungen, sprachlichen- und beruflichen Aus- bzw. Weiterbildungspflichten sowie Praktiken der Körperverhüllung. Die jeweilige Struktur der Grenzverschränkungen wirkt z.T. mehrfach restriktiv und prägt zugleich die verfügbare Zeit und finanzielle Mittel der Migrantinnen, was eine Dilemma artige Situation hervorruft. Zur Überwindung der Grenzen bietet der interkulturelle Verein insbesondere professionelle Mitarbeiterinnen; Kinderbetreuung; niederschwellige, kosten- und zeitgünstige Sportangebote exklusiv für Frauen; und eine wohlwollende Atmosphäre mit gleichberechtigtem Zusammensein. Interkulturelle Vereine können somit den Zugang zu Sportangeboten für Migrantinnen erleichtern und die Integration in den Sport bzw. die Sozialisation zum Sport fördern. Dies geschieht z.B. infolge bedarfsgerechter Vereinsangebote, unverbindlicher Teilnahmebedingungen und einer integrationsorientierten Vereinskultur. Der auf Grenzziehung fokussierte theoretische Ansatz und die vorliegenden Resultate eröffnen neue Forschungsperspektiven im Bereich Sport und Sozialisation sowie Integration.

Zum Potenzial der Integration von Migrantinnen in den Sport durch interkulturelle Vereine

Einleitung Im deutschsprachigen Raum besteht ein hoher Anteil an sportlich inaktiven und in Sportvereinen unterrepräsentierten Migrantinnen (Burrmann et al., 2015; Lamprecht et al., 2014). Migrantinnen ist der Zugang zu Sportaktivitäten häufig erschwert aufgrund von Diskriminierung, Konflikten und Grenzziehungen. Häufig wurde das Potenzial der Integration in den Sport bzw. Sozialisation zum Sport von Migrantinnen in (ethnischen) Sportvereinen und im Schulsport untersucht. Hingegen ist zur Integration in den Sport in interkulturellen Vereinen wenig bekannt. Basierend auf dem theoretischen Ansatz Boundary Work (Lamont & Molnár, 2002) wurden geschlechtsbezogene und ethnische Grenzziehungsprozesse hinsichtlich der Sportpartizipation von Migrantinnen in einem interkulturellen Verein sowie vereinsbezogene Möglichkeiten, welche die Integration in den Sport fördern, untersucht. Methode Es wurden halbstrukturierte Interviews mit acht Migrantinnen und zwei Leiterinnen eines interkulturellen Vereins in der Schweiz sowie eine Gruppendiskussion mit sechs Migrantinnen durchgeführt. Die Datenauswertung erfolgte mittels qualitativer Inhaltsanalyse und dokumentarischer Methode. Ergebnisse Die Resultate indizieren vielfältige, verschränkte, sich überlagernde und durchlässige Grenzen, die das Geschlecht und die Ethnizität allgemein betreffen. Im Speziellen wirken migrations- und lebensphasenspezifisch geprägte Haltungen gegenüber „mütterlichen“ Verpflichtungen, sprachlichen- und beruflichen Ausbildungspflichten sowie Praktiken der Körperverhüllung. Die jeweilige Struktur der Grenzverschränkungen wirkt z.T. mehrfach restriktiv. Zur Überwindung der Grenzen bietet der Verein z.B. professionelle Mitarbeiterinnen; Kinderbetreuung; niederschwellige, kosten- und zeitgünstige Sportangebote exklusiv für Frauen; und eine wohlwollende Atmosphäre mit gleichberechtigtem Zusammensein. Diskussion Interkulturelle Vereine können den Zugang zu Sportangeboten für Migrantinnen erleichtern und die Integration in den Sport bzw. die Sozialisation zum Sport fördern. Der auf Grenzziehung fokussierte theoretische Ansatz und die vorliegenden Resultate eröffnen neue Forschungsperspektiven im Bereich Sport und Sozialisation sowie Integration.