Characterization of the optical properties of atmospheric aerosols in Amazonia from long-term AERONET monitoring (1993-1995 and 1999-2006)

We present a new climatology of atmospheric aerosols (primarily pyrogenic and biogenic) for the Brazilian tropics on the basis of a high-quality data set of spectral aerosol optical depth and directional sky radiance measurements from Aerosol Robotic Network (AERONET) Cimel Sun-sky radiometers at more than 15 sites distributed across the Amazon basin and adjacent Cerrado region. This network is the only long-term project (with a record including observations from more than 11 years at some locations) ever to have provided ground-based remotely-sensed column aerosol properties for this critical region. Distinctive features of the Amazonian area aerosol are presented by partitioning the region into three aerosol regimes: southern Amazonian forest, Cerrado, and northern Amazonian forest. The monitoring sites generally include measurements from the interval 1999-2006, but some sites have measurement records that date back to the initial days of the AERONET program in 1993. Seasonal time series of aerosol optical depth (AOD), angstrom ngstrom exponent, and columnar-averaged microphysical properties of the aerosol derived from sky radiance inversion techniques (single-scattering albedo, volume size distribution, fine mode fraction of AOD, etc.) are described and contrasted for the defined regions. During the wet season, occurrences of mineral dust penetrating deep into the interior were observed.

Combustion iron distribution and deposition

[1] Iron is hypothesized to be an important micronutrient for ocean biota, thus modulating carbon dioxide uptake by the ocean biological pump. Studies have assumed that atmospheric deposition of iron to the open ocean is predominantly from mineral aerosols. For the first time we model the source, transport, and deposition of iron from combustion sources. Iron is produced in small quantities during fossil fuel burning, incinerator use, and biomass burning. The sources of combustion iron are concentrated in the industrialized regions and biomass burning regions, largely in the tropics. Model results suggest that combustion iron can represent up to 50% of the total iron deposited, but over open ocean regions it is usually less than 5% of the total iron, with the highest values (< 30%) close to the East Asian continent in the North Pacific. For ocean biogeochemistry the bioavailability of the iron is important, and this is often estimated by the fraction which is soluble ( Fe(II)). Previous studies have argued that atmospheric processing of the relatively insoluble Fe(III) occurs to make it more soluble ( Fe( II)). Modeled estimates of soluble iron amounts based solely on atmospheric processing as simulated here cannot match the variability in daily averaged in situ concentration measurements in Korea, which is located close to both combustion and dust sources. The best match to the observations is that there are substantial direct emissions of soluble iron from combustion processes. If we assume observed soluble Fe/black carbon ratios in Korea are representative of the whole globe, we obtain the result that deposition of soluble iron from combustion contributes 20-100% of the soluble iron deposition over many ocean regions. This implies that more work should be done refining the emissions and deposition of combustion sources of soluble iron globally.

Laboruntersuchungen zur Aufnahme von N 2 O 5, HNO 3 und NO 2 auf Mineralstaub

Mit Hilfe eines Aerosolströmungsreaktors wurden erstmals die heterogenen Reaktionen der Spurengase N2O5, HNO3 und NO2 mit verschiedenen synthetischen Mineralstäuben und dem natürlichen Mineralstaub Saharastaub untersucht. Es wurden Aufnahmekoeffizienten für die Reaktion von N2O5 mit Saharastaub, Arizona Teststaub, Kalzit und Quartz bei Zimmertemperatur, Atmosphärendruck, unterschiedlichen relativen Feuchten und N2O5-Konzentrationen zwischen 5·10^12 und 3·10^13 Moleküle/cm^3 bestimmt. Die Aufnahmekoeffizienten für N2O5 auf Mineralstaub lagen zwischen 1,90·10^−2 (Saharastaub) und 0,63·10^−2 (Kalzit), unabhängig von der relativen Feuchte und der N2O5-Konzentration. Als Reaktionsprodukt wurde HNO3 in der Gasphase gefunden. Es wurde eine Aufnahme von HNO3 auf Saharastaub beobachtet, NO2 wurde nicht caufgenommen. Für NO2 konnte eine obere Grenze von gamma = 4·10^−4 für den Aufnahmekoeffizienten gewonnen werden. Die Aufnahme von N2O5 und auch HNO3 beeinflusst die photochemischen Kreisläufe von NOx und NOy in der Troposphäre. Zum einen führt die Aufnahme von N2O5 zu einer Abnahme in Ozonkonzentrationen und zum anderen zu einer Reduktion von NO3, was beides die oxidative Kraft in der Troposphäre herabsetzt.

Untersuchungen zur troposphärischen Photochemie am GAW-Observatorium Izana

Im Rahmen dieser Promotionsarbeit wurden Fragestellungen der troposphärischen Ozonproduktion, des photostationären Gleichgewicht des NO2-NO-O3-ROx-Systems, des Einflusses von heterogenen Reaktionen an Mineralstauboberflächen und der Bedeutung lokaler anthropogener Emissionen für Spurengasmessungen an einem Gebirgsobservatorium untersucht. Dazu wurde insbesondere ein atmosphärenchemisch-meteorologischer Datensatz ausgewertet, welcher während der Feldmesskampagne MINATROC II im Juli/August 2002 am Global Atmosphere Watch (GAW) Observatorium Izana (2360m über NN) auf Teneriffa gewonnen wurde. Der Datensatz enthält Messdaten von Aerosolen, Spurengasen, Strahlungsgrößen und meteorologischen Parametern. Eine dichte Sahara-Staubwolke passierte die Messstation zwischen dem 28. und 31.07.2002. Die Mischungsverhältnisse von O3, H2O2, NOx und ROx zeigten während dieses Ereignisses Abnahmen zwischen 10% und 50%. Insbesondere infolge der Reduktion von NO und HO2 wurde eine deutliche Verringerung der Netto-Ozon-Produktion in der Staubwolke berechnet. Die Bewertung der verschiedenen Terme der Ozonproduktion bzw. –vernichtung zeigte relativ geringe Beiträge der einzelnen photochemischen Verlustreaktionen am Ozonbudget. Im Rahmen einer Boxmodellstudie, welche die Eingangsdaten von MINATROC II verwendete, wurde ein Vergleich zwischen Simulation und Messung kurzlebiger Spurengase angestellt. Die Modellrechnungen weisen darauf hin, dass die reduzierten H2O2-Mischungsverhältnisse in der Sahara-Staubwolke unter Berücksichtigung heterogener Reaktionen von HO2 bzw. H2O2 an Stauboberflächen erklärt werden können. Die Betrachtungen zum photostationären Gleichgewicht des NO2-NO-O3-ROx-Systems ergeben hauptsächlich stark überhöhte Leighton-Verhältnisse. Die Abweichungen der Messdaten vom photostationären Gleichgewichtszustand sind dabei zum Verschmutzungsgrad der Atmosphäre antikorreliert. Eine Reihe potentieller Einflüsse auf das NO2-NO-O3-ROx-System wurde diskutiert, wobei gezeigt werden konnte, dass das bisherige Betrachtungsmodell nicht ausreicht, um die beobachteten Abweichungen vom photostationären Gleichgewicht zu erklären. Während für die Nachtmessungen von MINATROC II Bedingungen der freien Troposphäre vorlagen, waren die Messungen am Tage von der Kopplung zwischen photochemischer Aktivität und thermisch getriebener Hangströmung betroffen. Die zum Messort gelangte anthropogen beeinflusste Grenzschichtluft konnte dabei auf maximalen Mischungsanteilen zwischen 15% und 85% quantifiziert werden. Abschließend wurden verschiedene Aspekte der Quellen und der Verteilung anthropogener Verschmutzungen auf Teneriffa im Zusammenhang der zuvor behandelten Fragen diskutiert.

Chemical composition measurements of cloud condensation nuclei and ice nuclei by aerosol mass spectrometry

In this study the Aerodyne Aerosol Mass Spectrometer (AMS) was used during three laboratory measurement campaigns, FROST1, FROST2 and ACI-03. The FROST campaigns took place at the Leipzig Aerosol Cloud Interaction Simulator (LACIS) at the IfT in Leipzig and the ACI-03 campaign was conducted at the AIDA facility at the Karlsruhe Institute of Technology (KIT). In all three campaigns, the effect of coatings on mineral dust ice nuclei (IN) was investigated. During the FROST campaigns, Arizona Test Dust (ATD) particles of 200, 300 and 400 nm diameter were coated with thin coatings (< 7 nm) of sulphuric acid. At these very thin coatings, the AMS was operated close to its detection limits. Up to now it was not possible to accurately determine AMS detection limits during regular measurements. Therefore, the mathematical tools to analyse the detection limits of the AMS have been improved in this work. It is now possible to calculate detection limits of the AMS under operating conditions, without losing precious time by sampling through a particle filter. The instrument was characterised in more detail to enable correct quantification of the sulphate loadings on the ATD particle surfaces. Correction factors for the instrument inlet transmission, the collection efficiency, and the relative ionisation efficiency have been determined. With these corrections it was possible to quantify the sulphate mass per particle on the ATD after the condensation of sulphuric acid on its surface. The AMS results have been combined with the ice nucleus counter results. This revealed that the IN-efficiency of ATD is reduced when it is coated with sulphuric acid. The reason for this reduction is a chemical reaction of sulphuric acid with the particle's surface. These reactions are increasingly taking place when the aerosol is humidified or heated after the coating with sulphuric acid. A detailed analysis of the solubility and the evaporation temperature of the surface reaction products revealed that most likely aluminium sulphate is produced in these reactions.

Kinetic modeling and experiments on gas uptake and chemical transformation of organic aerosol in the atmosphere

Aerosolpartikel beeinflussen das Klima durch Streuung und Absorption von Strahlung sowie als Nukleations-Kerne für Wolkentröpfchen und Eiskristalle. Darüber hinaus haben Aerosole einen starken Einfluss auf die Luftverschmutzung und die öffentliche Gesundheit. Gas-Partikel-Wechselwirkunge sind wichtige Prozesse, weil sie die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Aerosolen wie Toxizität, Reaktivität, Hygroskopizität und optische Eigenschaften beeinflussen. Durch einen Mangel an experimentellen Daten und universellen Modellformalismen sind jedoch die Mechanismen und die Kinetik der Gasaufnahme und der chemischen Transformation organischer Aerosolpartikel unzureichend erfasst. Sowohl die chemische Transformation als auch die negativen gesundheitlichen Auswirkungen von toxischen und allergenen Aerosolpartikeln, wie Ruß, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Proteine, sind bislang nicht gut verstanden.rn Kinetische Fluss-Modelle für Aerosoloberflächen- und Partikelbulk-Chemie wurden auf Basis des Pöschl-Rudich-Ammann-Formalismus für Gas-Partikel-Wechselwirkungen entwickelt. Zunächst wurde das kinetische Doppelschicht-Oberflächenmodell K2-SURF entwickelt, welches den Abbau von PAK auf Aerosolpartikeln in Gegenwart von Ozon, Stickstoffdioxid, Wasserdampf, Hydroxyl- und Nitrat-Radikalen beschreibt. Kompetitive Adsorption und chemische Transformation der Oberfläche führen zu einer stark nicht-linearen Abhängigkeit der Ozon-Aufnahme bezüglich Gaszusammensetzung. Unter atmosphärischen Bedingungen reicht die chemische Lebensdauer von PAK von wenigen Minuten auf Ruß, über mehrere Stunden auf organischen und anorganischen Feststoffen bis hin zu Tagen auf flüssigen Partikeln. rn Anschließend wurde das kinetische Mehrschichtenmodell KM-SUB entwickelt um die chemische Transformation organischer Aerosolpartikel zu beschreiben. KM-SUB ist in der Lage, Transportprozesse und chemische Reaktionen an der Oberfläche und im Bulk von Aerosol-partikeln explizit aufzulösen. Es erforder im Gegensatz zu früheren Modellen keine vereinfachenden Annahmen über stationäre Zustände und radiale Durchmischung. In Kombination mit Literaturdaten und neuen experimentellen Ergebnissen wurde KM-SUB eingesetzt, um die Effekte von Grenzflächen- und Bulk-Transportprozessen auf die Ozonolyse und Nitrierung von Protein-Makromolekülen, Ölsäure, und verwandten organischen Ver¬bin-dungen aufzuklären. Die in dieser Studie entwickelten kinetischen Modelle sollen als Basis für die Entwicklung eines detaillierten Mechanismus für Aerosolchemie dienen sowie für das Herleiten von vereinfachten, jedoch realistischen Parametrisierungen für großskalige globale Atmosphären- und Klima-Modelle. rn Die in dieser Studie durchgeführten Experimente und Modellrechnungen liefern Beweise für die Bildung langlebiger reaktiver Sauerstoff-Intermediate (ROI) in der heterogenen Reaktion von Ozon mit Aerosolpartikeln. Die chemische Lebensdauer dieser Zwischenformen beträgt mehr als 100 s, deutlich länger als die Oberflächen-Verweilzeit von molekularem O3 (~10-9 s). Die ROIs erklären scheinbare Diskrepanzen zwischen früheren quantenmechanischen Berechnungen und kinetischen Experimenten. Sie spielen eine Schlüsselrolle in der chemischen Transformation sowie in den negativen Gesundheitseffekten von toxischen und allergenen Feinstaubkomponenten, wie Ruß, PAK und Proteine. ROIs sind vermutlich auch an der Zersetzung von Ozon auf mineralischem Staub und an der Bildung sowie am Wachstum von sekundären organischen Aerosolen beteiligt. Darüber hinaus bilden ROIs eine Verbindung zwischen atmosphärischen und biosphärischen Mehrphasenprozessen (chemische und biologische Alterung).rn Organische Verbindungen können als amorpher Feststoff oder in einem halbfesten Zustand vorliegen, der die Geschwindigkeit von heterogenen Reaktionenen und Mehrphasenprozessen in Aerosolen beeinflusst. Strömungsrohr-Experimente zeigen, dass die Ozonaufnahme und die oxidative Alterung von amorphen Proteinen durch Bulk-Diffusion kinetisch limitiert sind. Die reaktive Gasaufnahme zeigt eine deutliche Zunahme mit zunehmender Luftfeuchte, was durch eine Verringerung der Viskosität zu erklären ist, bedingt durch einen Phasenübergang der amorphen organischen Matrix von einem glasartigen zu einem halbfesten Zustand (feuchtigkeitsinduzierter Phasenübergang). Die chemische Lebensdauer reaktiver Verbindungen in organischen Partikeln kann von Sekunden bis zu Tagen ansteigen, da die Diffusionsrate in der halbfesten Phase bei niedriger Temperatur oder geringer Luftfeuchte um Größenordnungen absinken kann. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen wie halbfeste Phasen die Auswirkung organischeer Aerosole auf Luftqualität, Gesundheit und Klima beeinflussen können. rn

Using sulfur isotope fractionation to understand the atmospheric oxidation of SO 2

Sulfate aerosol plays an important but uncertain role in cloud formation and radiative forcing of the climate, and is also important for acid deposition and human health. The oxidation of SO2 to sulfate is a key reaction in determining the impact of sulfate in the environment through its effect on aerosol size distribution and composition. This thesis presents a laboratory investigation of sulfur isotope fractionation during SO2 oxidation by the most important gas-phase and heterogeneous pathways occurring in the atmosphere. The fractionation factors are then used to examine the role of sulfate formation in cloud processing of aerosol particles during the HCCT campaign in Thuringia, central Germany. The fractionation factor for the oxidation of SO2 by ·OH radicals was measured by reacting SO2 gas, with a known initial isotopic composition, with ·OH radicals generated from the photolysis of water at -25, 0, 19 and 40°C (Chapter 2). The product sulfate and the residual SO2 were collected as BaSO4 and the sulfur isotopic compositions measured with the Cameca NanoSIMS 50. The measured fractionation factor for 34S/32S during gas phase oxidation is αOH = (1.0089 ± 0.0007) − ((4 ± 5) × 10−5 )T (°C). Fractionation during oxidation by major aqueous pathways was measured by bubbling the SO2 gas through a solution of H2 O2

Development and application of mass-spectrometric methods for the quantification and characterization of organic compounds in ice cores

Eisbohrkerne stellen wertvolle Klimaarchive dar, da sie atmosphärisches Aerosol konservieren. Die Analyse chemischer Verbindungen als Bestandteil atmosphärischer Aerosole in Eisbohrkernen liefert wichtige Informationen über Umweltbedingungen und Klima der Vergangenheit. Zur Untersuchung der α-Dicarbonyle Glyoxal und Methylglyoxal in Eis- und Schneeproben wurde eine neue, sensitive Methode entwickelt, die die Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) mit der Hochleistungsflüssigchromatographie-Massenspektrometrie (HPLC-MS) kombiniert. Zur Analyse von Dicarbonsäuren in Eisbohrkernen wurde eine weitere Methode entwickelt, bei der die Festphasenextraktion mit starkem Anionenaustauscher zum Einsatz kommt. Die Methode erlaubt die Quantifizierung aliphatischer Dicarbonsäuren (≥ C6), einschließlich Pinsäure, sowie aromatischer Carbonsäuren (wie Phthalsäure und Vanillinsäure), wodurch die Bestimmung wichtiger Markerverbindungen für biogene und anthropogene Quellen ermöglicht wurde. Mit Hilfe der entwickelten Methoden wurde ein Eisbohrkern aus den Schweizer Alpen analysiert. Die ermittelten Konzentrationsverläufe der Analyten umfassen die Zeitspanne von 1942 bis 1993. Mittels einer Korrelations- und Hauptkomponentenanalyse konnte gezeigt werden, dass die organischen Verbindungen im Eis hauptsächlich durch Waldbrände und durch vom Menschen verursachte Schadstoffemissionen beeinflusst werden. Im Gegensatz dazu sind die Konzentrationsverläufe einiger Analyten auf den Mineralstaubtransport auf den Gletscher zurückzuführen. Zusätzlich wurde ein Screening der Eisbohrkernproben mittels ultrahochauflösender Massenspektrometrie durchgeführt. Zum ersten Mal wurden in diesem Rahmen auch Organosulfate und Nitrooxyorganosulfate in einem Eisbohrkern identifiziert.

Observations of the northern seasonal polar cap on Mars II: HiRISE photometric analysis of evolution of northern polar dunes in spring

We present an overview of our analyses of HiRISE observations of spring evolution of selected dune areas of the north polar erg. The north polar erg is covered annually by seasonal volatile ice layer, a mixture of CO2 and H2O with mineral dust contamination. In spring, this layer sublimes creating visually enigmatic phenomena, e.g. dark and bright fan-shaped deposits, dark–bright–dark bandings, dark down-slope streaks, and seasonal polygonal cracks. Similar phenomena in southern polar areas are believed to be related to the specific process of solid-state greenhouse effect. In the north, it is currently unclear if the solid-state greenhouse effect is able to explain all the observed phenomena especially because the increased influence of H2O on the time scales of this process has not yet been quantified. HiRISE observations of our selected locations show that the ground exhibits a temporal behaviour similar to the one observed in the southern polar areas: a brightening phase starting close to the spring equinox with a subsequent darkening towards summer solstice. The resolution of HiRISE enabled us to study dunes and substrate individually and even distinguish between different developments on windward and slip face sides of single dunes. Differences in the seasonal evolution between steep slip faces and flatter substrate and windward sides of dunes have been identified and compared to CRISM data of CO2 and H2O distributions on dunes. We also observe small scale dark blotches that appear in early observations and tend to sustain a low reflectivity throughout the spring. These blotches can be regarded as the analogue of dark fan deposits in southern polar areas, leading us to the conclusion that both martian polar areas follow similar spring evolutions.

Continuous Flow Analysis of labile iron in ice-cores

The important active and passive role of mineral dust aerosol in the climate and the global carbon cycle over the last glacial/interglacial cycles has been recognized. However, little data on the most important aeolian dust-derived biological micronutrient, iron (Fe), has so far been available from ice-cores from Greenland or Antarctica. Furthermore, Fe deposition reconstructions derived from the palaeoproxies particulate dust and calcium differ significantly from the Fe flux data available. The ability to measure high temporal resolution Fe data in polar ice-cores is crucial for the study of the timing and magnitude of relationships between geochemical events and biological responses in the open ocean. This work adapts an existing flow injection analysis (FIA) methodology for low-level trace Fe determinations with an existing glaciochemical analysis system, continuous flow analysis (CFA) of ice-cores. Fe-induced oxidation of N,N′-dimethyl-p-pheylenediamine (DPD) is used to quantify the biologically more important and easily leachable Fe fraction released in a controlled digestion step at pH ∼1.0. The developed method was successfully applied to the determination of labile Fe in ice-core samples collected from the Antarctic Byrd ice-core and the Greenland Ice-Core Project (GRIP) ice-core.

Iron fluxes to Talos Dome, Antarctica, over the past 200 kyr

Atmospheric fluxes of iron (Fe) over the past 200 kyr are reported for the coastal Antarctic Talos Dome ice core, based on acid leachable Fe concentrations. Fluxes of Fe to Talos Dome were consistently greater than those at Dome C, with the greatest difference observed during interglacial climates. We observe different Fe flux trends at Dome C and Talos Dome during the deglaciation and early Holocene, attributed to a combination of deglacial activation of dust sources local to Talos Dome and the reorganisation of atmospheric transport pathways with the retreat of the Ross Sea ice shelf. This supports similar findings based on dust particle sizes and fluxes and Rare Earth Element fluxes. We show that Ca and Fe should not be used as quantitative proxies for mineral dust, as they all demonstrate different deglacial trends at Talos Dome and Dome C. Considering that a 20 ppmv decrease in atmospheric CO2 at the coldest part of the last glacial maximum occurs contemporaneously with the period of greatest Fe and dust flux to Antarctica, we confirm that the maximum contribution of aeolian dust deposition to Southern Ocean sequestration of atmospheric CO2 is approximately 20 ppmv.�

Hygroscopic growth of atmospheric aerosol particles based on active remote sensing and radiosounding measurements: selected cases in southeastern Spain

A new methodology based on combining active and passive remote sensing and simultaneous and collocated radiosounding data to study the aerosol hygroscopic growth effects on the particle optical and microphysical properties is presented. The identification of hygroscopic growth situations combines the analysis of multispectral aerosol particle backscatter coefficient and particle linear depolarization ratio with thermodynamic profiling of the atmospheric column. We analyzed the hygroscopic growth effects on aerosol properties, namely the aerosol particle backscatter coefficient and the volume concentration profiles, using data gathered at Granada EARLINET station. Two study cases, corresponding to different aerosol loads and different aerosol types, are used for illustrating the potential of this methodology. Values of the aerosol particle backscatter coefficient enhancement factors range from 2.1 ± 0.8 to 3.9 ± 1.5, in the ranges of relative humidity 60–90 and 40–83%, being similar to those previously reported in the literature. Differences in the enhancement factor are directly linked to the composition of the atmospheric aerosol. The largest value of the aerosol particle backscatter coefficient enhancement factor corresponds to the presence of sulphate and marine particles that are more affected by hygroscopic growth. On the contrary, the lowest value of the enhancement factor corresponds to an aerosol mixture containing sulphates and slight traces of mineral dust. The Hänel parameterization is applied to these case studies, obtaining results within the range of values reported in previous studies, with values of the γ exponent of 0.56 ± 0.01 (for anthropogenic particles slightly influenced by mineral dust) and 1.07 ± 0.01 (for the situation dominated by anthropogenic particles), showing the convenience of this remote sensing approach for the study of hygroscopic effects of the atmospheric aerosol under ambient unperturbed conditions. For the first time, the retrieval of the volume concentration profiles for these cases using the Lidar Radiometer Inversion Code (LIRIC) allows us to analyze the aerosol hygroscopic growth effects on aerosol volume concentration, observing a stronger increase of the fine mode volume concentration with increasing relative humidity.

Chemistry record of icecore BER11C95_25

A 181 m deep ice core drilled in 1994/95 on the south dome of Berkner Island, Antarctica, was analyzed for stable isotopes, major ions and microparticle concentrations. Samples for ion chromatography were prepared by using a novel technique of filling decontaminated sample from a device for continuous ice-core melting directly into the sample vials. The core was dated through identification of volcanic horizons and interpolative layer counting. The core, together with a similar core from the north dome, reveals a 1000 year history of relatively stable climate. Temporal variations in the two cores deviate from each other owing to changing patterns of regional-scale circulation; the best correspondence between them is found for MSA-. delta18O, accumulation rate and a sea-salt proxy show only negligible correlation, which suggests a complex meteorological setting. Increasing annual accumulation is observed for the last 100 years. A period of increased sea-salt concentrations started around AD 1405, as has also been observed in other cores. Microparticle concentrations are on average 1220 particles (>=1.0 ?m diameter)/mL; they are enhanced from AD 1200 to 1350, possibly because of a higher atmospheric mineral dust load or because local volcanic activity was stronger than previously thought. Microparticles and NH4+show marked but multiple and very irregular sub-annual peaks; long-term stacking of 1 year data intervals yields seasonal maxima in austral spring or mid-summer, respectively. Post-depositional redistribution was observed for MSA, NO3- and F- at volcanic horizons.

Iron (Fe) concentrations and fluxes in TALDICE ice core 0.6 to 314 ky BP

Atmospheric fluxes of iron (Fe) over the past 200 kyr are reported for the coastal Antarctic Talos Dome ice core, based on acid leachable Fe concentrations. Fluxes of Fe to Talos Dome were consistently greater than those at Dome C, with the greatest difference observed during interglacial climates. We observe different Fe flux trends at Dome C and Talos Dome during the deglaciation and early Holocene, attributed to a combination of deglacial activation of dust sources local to Talos Dome and the reorganisation of atmospheric transport pathways with the retreat of the Ross Sea ice shelf. This supports similar findings based on dust particle sizes and fluxes and Rare Earth Element fluxes. We show that Ca and Fe should not be used as quantitative proxies for mineral dust, as they all demonstrate different deglacial trends at Talos Dome and Dome C. Considering that a 20 ppmv decrease in atmospheric CO2 at the coldest part of the last glacial maximum occurs contemporaneously with the period of greatest Fe and dust flux to Antarctica, we confirm that the maximum contribution of aeolian dust deposition to Southern Ocean sequestration of atmospheric CO2 is approximately 20 ppmv.

Trace elements in the aerosol at Neumayer Station, Antarctica

Atmospheric trace element concentrations were measured from March 1999 through December 2003 at the Air Chemistry Observatory of the German Antarctic station Neumayer by inductively coupled plasma - quadrupol mass spectrometry (ICP-QMS) and ion chromatogra-phy (IC). This continuous five year long record derived from weekly aerosol sampling re-vealed a distinct seasonal summer maximum for elements linked with mineral dust entry (Al, La, Ce, Nd) and a winter maximum for the mostly sea salt derived elements Li, Na, K, Mg, Ca, and Sr. The relative seasonal amplitude was around 1.7 and 1.4 for mineral dust (La) and sea salt aerosol (Na), respectively. On average a significant deviation regarding mean ocean water composition was apparent for Li, Mg, and Sr which could hardly be explained by mir-abilite precipitation on freshly formed sea ice. In addition we observed all over the year a not clarified high variability of element ratios Li/Na, K/Na, Mg/Na, Ca/Na, and Sr/Na. We found an intriguing co-variation of Se concentrations with biogenic sulfur aerosols (methane sul-fonate and non-sea salt sulfate), indicating a dominant marine biogenic source for this element linked with the marine biogenic sulfur source.