Comparison of several models for calculating ozone stomatal fluxes on a Mediterranean wheat cultivar (Triticum durum Desf. cv. Camacho)

Ozone stomatal fluxes were modeled for a 3-year period following different approaches for a commercial variety of durum wheat (Triticum durum Desf. cv. Camacho) at the phenological stage of anthesis. All models performed in the same range, although not all of them afforded equally significant results. Nevertheless, all of them suggest that stomatal conductance would account for the main percentage of ozone deposition fluxes. A new modeling approach was tested, based on a 3-D architectural model of the wheat canopy, and fairly accurate results were obtained. Plant species-specific measurements, as well as measurements of stomatal conductance and environmental parameters, were required. The method proposed for calculating ozone stomatal fluxes (FO(3_3-D)) from experimental gs data and modeling them as a function of certain environmental parameters in conjunction with the use of the YPLANT model seems to be adequate, providing realistic estimates of the canopy FO(3_3-D), integrating and not neglecting the contribution of the lower leaves with respect to the flag leaf, although a further development of this model is needed.

Comparison of different stomatal conductance algorithms for ozone flux modelling

A multiplicative and a semi-mechanistic, BWB-type [Ball, J.T., Woodrow, I.E., Berry, J.A., 1987. A model predicting stomatalconductance and its contribution to the control of photosynthesis under different environmental conditions. In: Biggens, J. (Ed.), Progress in Photosynthesis Research, vol. IV. Martinus Nijhoff, Dordrecht, pp. 221–224.] algorithm for calculating stomatalconductance (gs) at the leaf level have been parameterised for two crop and two tree species to test their use in regional scale ozone deposition modelling. The algorithms were tested against measured, site-specific data for durum wheat, grapevine, beech and birch of different European provenances. A direct comparison of both algorithms showed a similar performance in predicting hourly means and daily time-courses of gs, whereas the multiplicative algorithm outperformed the BWB-type algorithm in modelling seasonal time-courses due to the inclusion of a phenology function. The re-parameterisation of the algorithms for local conditions in order to validate ozone deposition modelling on a European scale reveals the higher input requirements of the BWB-type algorithm as compared to the multiplicative algorithm because of the need of the former to model net photosynthesis (An)

Within-canopy sesquiterpene ozonolysis in Amazonia

Through rapid reactions with ozone, which can initiate the formation of secondary organic aerosols, the emission of sesquiterpenes from vegetation in Amazonia may have significant impacts on tropospheric chemistry and climate. Little is known, however, about sesquiterpene emissions, transport, and chemistry within plant canopies owing to analytical difficulties stemming from very low ambient concentrations, high reactivities, and sampling losses. Here, we present ambient sesquiterpene concentration measurements obtained during the 2010 dry season within and above a primary tropical forest canopy in Amazonia. We show that by peaking at night instead of during the day, and near the ground instead of within the canopy, sesquiterpene concentrations followed a pattern different from that of monoterpenes, suggesting that unlike monoterpene emissions, which are mainly light dependent, sesquiterpene emissions are mainly temperature dependent. In addition, we observed that sesquiterpene concentrations were inversely related with ozone (with respect to time of day and vertical concentration), suggesting that ambient concentrations are highly sensitive to ozone. These conclusions are supported by experiments in a tropical rain forest mesocosm, where little atmospheric oxidation occurs and sesquiterpene and monoterpene concentrations followed similar diurnal patterns. We estimate that the daytime dry season ozone flux of -0.6 to -1.5 nmol m(-2) s(-1) due to in-canopy sesquiterpene reactivity could account for 7%-28% of the net ozone flux. Our study provides experimental evidence that a large fraction of total plant sesquiterpene emissions (46%-61% by mass) undergo within-canopy ozonolysis, which may benefit plants by reducing ozone uptake and its associated oxidative damage.

Modeling surface-atmosphere exchange of trace gases and energy within and above the Amazon rain forest

Die vorliegende Dissertation untersucht die biogeochemischen Vorgänge in der Vegetationsschicht (Bestand) und die Rückkopplungen zwischen physiologischen und physikalischen Umweltprozessen, die das Klima und die Chemie der unteren Atmosphäre beeinflussen. Ein besondere Schwerpunkt ist die Verwendung theoretischer Ansätze zur Quantifizierung des vertikalen Austauschs von Energie und Spurengasen (Vertikalfluss) unter besonderer Berücksichtigung der Wechselwirkungen der beteiligten Prozesse. Es wird ein differenziertes Mehrschicht-Modell der Vegetation hergeleitet, implementiert, für den amazonischen Regenwald parametrisiert und auf einen Standort in Rondonia (Südwest Amazonien) angewendet, welches die gekoppelten Gleichungen zur Energiebilanz der Oberfläche und CO2-Assimilation auf der Blattskala mit einer Lagrange-Beschreibung des Vertikaltransports auf der Bestandesskala kombiniert. Die hergeleiteten Parametrisierungen beinhalten die vertikale Dichteverteilung der Blattfläche, ein normalisiertes Profil der horizontalen Windgeschwindigkeit, die Lichtakklimatisierung der Photosynthesekapazität und den Austausch von CO2 und Wärme an der Bodenoberfläche. Desweiteren werden die Berechnungen zur Photosynthese, stomatären Leitfähigkeit und der Strahlungsabschwächung im Bestand mithilfe von Feldmessungen evaluiert. Das Teilmodell zum Vertikaltransport wird im Detail unter Verwendung von 222-Radon-Messungen evaluiert. Die ``Vorwärtslösung'' und der ``inverse Ansatz'' des Lagrangeschen Dispersionsmodells werden durch den Vergleich von beobachteten und vorhergesagten Konzentrationsprofilen bzw. Bodenflüssen bewertet. Ein neuer Ansatz wird hergeleitet, um die Unsicherheiten des inversen Ansatzes aus denjenigen des Eingabekonzentrationsprofils zu quantifizieren. Für nächtliche Bedingungen wird eine modifizierte Parametrisierung der Turbulenz vorgeschlagen, welche die freie Konvektion während der Nacht im unteren Bestand berücksichtigt und im Vergleich zu früheren Abschätzungen zu deutlich kürzeren Aufenthaltszeiten im Bestand führt. Die vorhergesagte Stratifizierung des Bestandes am Tage und in der Nacht steht im Einklang mit Beobachtungen in dichter Vegetation. Die Tagesgänge der vorhergesagten Flüsse und skalaren Profile von Temperatur, H2O, CO2, Isopren und O3 während der späten Regen- und Trockenzeit am Rondonia-Standort stimmen gut mit Beobachtungen überein. Die Ergebnisse weisen auf saisonale physiologische Änderungen hin, die sich durch höhere stomatäre Leitfähigkeiten bzw. niedrigere Photosyntheseraten während der Regen- und Trockenzeit manifestieren. Die beobachteten Depositionsgeschwindigkeiten für Ozon während der Regenzeit überschreiten diejenigen der Trockenzeit um 150-250%. Dies kann nicht durch realistische physiologische Änderungen erklärt werden, jedoch durch einen zusätzlichen cuticulären Aufnahmemechanismus, möglicherweise an feuchten Oberflächen. Der Vergleich von beobachteten und vorhergesagten Isoprenkonzentrationen im Bestand weist auf eine reduzierte Isoprenemissionskapazität schattenadaptierter Blätter und zusätzlich auf eine Isoprenaufnahme des Bodens hin, wodurch sich die globale Schätzung für den tropischen Regenwald um 30% reduzieren würde. In einer detaillierten Sensitivitätsstudie wird die VOC Emission von amazonischen Baumarten unter Verwendung eines neuronalen Ansatzes in Beziehung zu physiologischen und abiotischen Faktoren gesetzt. Die Güte einzelner Parameterkombinationen bezüglich der Vorhersage der VOC Emission wird mit den Vorhersagen eines Modells verglichen, das quasi als Standardemissionsalgorithmus für Isopren dient und Licht sowie Temperatur als Eingabeparameter verwendet. Der Standardalgorithmus und das neuronale Netz unter Verwendung von Licht und Temperatur als Eingabeparameter schneiden sehr gut bei einzelnen Datensätzen ab, scheitern jedoch bei der Vorhersage beobachteter VOC Emissionen, wenn Datensätze von verschiedenen Perioden (Regen/Trockenzeit), Blattentwicklungsstadien, oder gar unterschiedlichen Spezies zusammengeführt werden. Wenn dem Netzwerk Informationen über die Temperatur-Historie hinzugefügt werden, reduziert sich die nicht erklärte Varianz teilweise. Eine noch bessere Leistung wird jedoch mit physiologischen Parameterkombinationen erzielt. Dies verdeutlicht die starke Kopplung zwischen VOC Emission und Blattphysiologie.

The ozone transfer between atmosphere and vegetation. A study on Scots pine in the field

Ozone (O3) is a reactive gas present in the troposphere in the range of parts per billion (ppb), i.e. molecules of O3 in 109 molecules of air. Its strong oxidative capacity makes it a key element in tropospheric chemistry and a threat to the integrity of materials, including living organisms. Knowledge and control of O3 levels are an issue in relation to indoor air quality, building material endurance, respiratory human disorders, and plant performance. Ozone is also a greenhouse gas and its abundance is relevant to global warming. The interaction of the lower troposphere with vegetated landscapes results in O3 being removed from the atmosphere by reactions that lead to the oxidation of plant-related components. Details on the rate and pattern of removal on different landscapes as well as the ultimate mechanisms by which this occurs are not fully resolved. This thesis analysed the controlling processes of the transfer of ozone at the air-plant interface. Improvement in the knowledge of these processes benefits the prediction of both atmospheric removal of O3 and its impact on vegetation. This study was based on the measurement and analysis of multi-year field measurements of O3 flux to Scots pine (Pinus sylvestris L.) foliage with a shoot-scale gas-exchange enclosure system. In addition, the analyses made use of simultaneous CO2 and H2O exchange, canopy-scale O3, CO2 and H2O exchange, foliage surface wetness, and environmental variables. All data was gathered at the SMEAR measuring station (southern Finland). Enclosure gas-exchange techniques such as those commonly used for the measure of CO2 and water vapour can be applied to the measure of ozone gas-exchange in the field. Through analysis of the system dynamics the occurring disturbances and noise can be identified. In the system used in this study, the possible artefacts arising from the ozone reactivity towards the system materials in combination with low background concentrations need to be taken into account. The main artefact was the loss of ozone towards the chamber walls, which was found to be very variable. The level of wall-loss was obtained from simultaneous and continuous measurements, and was included in the formulation of the mass balance of O3 concentration inside the chamber. The analysis of the field measurements in this study show that the flux of ozone to the Scots pine foliage is generated in about equal proportions by stomatal and non-stomatal controlled processes. Deposition towards foliage and forest is sustained also during night and winter when stomatal gas-exchange is low or absent. The non-stomatal portion of the flux was analysed further. The pattern of flux in time was found to be an overlap of the patterns of biological activity and presence of wetness in the environment. This was seen to occur both at the shoot and canopy scale. The presence of wetness enhanced the flux not only in the presence of liquid droplets but also during existence of a moisture film on the plant surfaces. The existence of these films and their relation to the ozone sinks was determined by simultaneous measurements of leaf surface wetness and ozone flux. The results seem to suggest ozone would be reacting at the foliage surface and the reaction rate would be mediated by the presence of surface wetness. Alternative mechanisms were discussed, including nocturnal stomatal aperture and emission of reactive volatile compounds. The prediction of the total flux could thus be based on a combination of a model of stomatal behaviour and a model of water absorption on the foliage surfaces. The concepts behind the division of stomatal and non-stomatal sinks were reconsidered. This study showed that it is theoretically possible that a sink located before or near the stomatal aperture prevents or diminishes the diffusion of ozone towards the intercellular air space of the mesophyll. This obstacle to stomatal diffusion happens only under certain conditions, which include a very low presence of reaction sites in the mesophyll, an extremely strong sink located on the outer surfaces or stomatal pore. The relevance, or existence, of this process in natural conditions would need to be assessed further. Potentially strong reactions were considered, including dissolved sulphate, volatile organic compounds, and apoplastic ascorbic acid. Information on the location and the relative abundance of these compounds would be valuable. The highest total flux towards the foliage and forest happens when both the plant activity and ambient moisture are high. The highest uptake into the interior of the foliage happens at large stomatal apertures, provided that scavenging reactions located near the stomatal pore are weak or non-existent. The discussion covers the methodological developments of this study, the relevance of the different controlling factors of ozone flux, the partition amongst its component, and the possible mechanisms of non-stomatal uptake.

Band gap opening of graphene after UV/ozone and oxygen plasma treatments

Graphene grown by Chemical Vapor Deposition (CVD) on nickel subsrate is oxidized by means of oxygen plasma and UV/Ozone treatments to introduce bandgap opening in graphene. The degree of band gap opening is proportional to the degree of oxidation on the graphene. This result is analyzed and confirmed by Scanning Tunnelling Microscopy/Spectroscopy and Raman spectroscopy measurements. Compared to conventional wet-oxidation methods, oxygen plasma and UV/Ozone treatments do not require harsh chemicals to perform, allow faster oxidation rates, and enable site-specific oxidation. These features make oxygen plasma and UV/Ozone treatments ideal candidates to be implemented in high-throughput fabrication of graphene-based microelectronics. © 2011 Materials Research Society.

Factors controlling the distribution of ozone in the West African lower troposphere during the AMMA (African Monsoon Multidisciplinary Analysis) wet season campaign

Ozone and its precursors were measured on board the Facility for Airborne Atmospheric Measurements (FAAM) BAe 146 Atmospheric Research Aircraft during the monsoon season 2006 as part of the African Monsoon Multidisciplinary Analysis (AMMA) campaign. One of the main features observed in the west African boundary layer is the increase of the ozone mixing ratios from 25 ppbv over the forested area (south of 12° N) up to 40 ppbv over the Sahelian area. We employ a two-dimensional (latitudinal versus vertical) meteorological model coupled with an O3-NOx-VOC chemistry scheme to simulate the distribution of trace gases over West Africa during the monsoon season and to analyse the processes involved in the establishment of such a gradient. Including an additional source of NO over the Sahelian region to account for NO emitted by soils we simulate a mean NOx concentration of 0.7 ppbv at 16° N versus 0.3 ppbv over the vegetated region further south in reasonable agreement with the observations. As a consequence, ozone is photochemically produced with a rate of 0.25 ppbv h−1 over the vegetated region whilst it reaches up to 0.75 ppbv h−1 at 16° N. We find that the modelled gradient is due to a combination of enhanced deposition to vegetation, which decreases the ozone levels by up to 11 pbbv, and the aforementioned enhanced photochemical production north of 12° N. The peroxy radicals required for this enhanced production in the north come from the oxidation of background CO and CH4 as well as from VOCs. Sensitivity studies reveal that both the background CH4 and partially oxidised VOCs, produced from the oxidation of isoprene emitted from the vegetation in the south, contribute around 5–6 ppbv to the ozone gradient. These results suggest that the northward transport of trace gases by the monsoon flux, especially during nighttime, can have a significant, though secondary, role in determining the ozone gradient in the boundary layer. Convection, anthropogenic emissions and NO produced from lightning do not contribute to the establishment of the discussed ozone gradient.

Factors controlling the distribution of ozone in the West African lower troposphere during the AMMA (African Monsoon Multidisciplinary Analysis) wet season campaign

Ozone and its precursors were measured on board the Facility for Airborne Atmospheric Measurements (FAAM) BAe 146 Atmospheric Research Aircraft during the monsoon season 2006 as part of the African Monsoon Multidisciplinary Analysis (AMMA) campaign. One of the main features observed in the west African boundary layer is the increase of the ozone mixing ratios from 25 ppbv over the forested area (south of 12 degrees N) up to 40 ppbv over the Sahelian area. We employ a two-dimensional ( latitudinal versus vertical) meteorological model coupled with an O-3-NOx-VOC chemistry scheme to simulate the distribution of trace gases over West Africa during the monsoon season and to analyse the processes involved in the establishment of such a gradient. Including an additional source of NO over the Sahelian region to account for NO emitted by soils we simulate a mean NOx concentration of 0.7 ppbv at 16 degrees N versus 0.3 ppbv over the vegetated region further south in reasonable agreement with the observations. As a consequence, ozone is photochemically produced with a rate of 0.25 ppbv h(-1) over the vegetated region whilst it reaches up to 0.75 ppbv h(-1) at 16 degrees N. We find that the modelled gradient is due to a combination of enhanced deposition to vegetation, which decreases the ozone levels by up to 11 pbbv, and the aforementioned enhanced photochemical production north of 12 degrees N. The peroxy radicals required for this enhanced production in the north come from the oxidation of background CO and CH4 as well as from VOCs. Sensitivity studies reveal that both the background CH4 and partially oxidised VOCs, produced from the oxidation of isoprene emitted from the vegetation in the south, contribute around 5-6 ppbv to the ozone gradient. These results suggest that the northward transport of trace gases by the monsoon flux, especially during nighttime, can have a significant, though secondary, role in determining the ozone gradient in the boundary layer. Convection, anthropogenic emissions and NO produced from lightning do not contribute to the establishment of the discussed ozone gradient.

Quantification of chemical and physical processes influencing ozone during long-range transport using a trajectory ensemble

During long-range transport, many distinct processes – including photochemistry, deposition, emissions and mixing – contribute to the transformation of air mass composition. Partitioning the effects of different processes can be useful when considering the sensitivity of chemical transformation to, for example, a changing environment or anthropogenic influence. However, transformation is not observed directly, since mixing ratios are measured, and models must be used to relate changes to processes. Here, four cases from the ITCT-Lagrangian 2004 experiment are studied. In each case, aircraft intercepted a distinct air mass several times during transport over the North Atlantic, providing a unique dataset and quantifying the net changes in composition from all processes. A new framework is presented to deconstruct the change in O3 mixing ratio (Δ O3) into its component processes, which were not measured directly, taking into account the uncertainty in measurements, initial air mass variability and its time evolution. The results show that the net chemical processing (Δ O3chem) over the whole simulation is greater than net physical processing (Δ O3phys) in all cases. This is in part explained by cancellation effects associated with mixing. In contrast, each case is in a regime of either net photochemical destruction (lower tropospheric transport) or production (an upper tropospheric biomass burning case). However, physical processes influence O3 indirectly through addition or removal of precursor gases, so that changes to physical parameters in a model can have a larger effect on Δ O3chem than Δ O3phys. Despite its smaller magnitude, the physical processing distinguishes the lower tropospheric export cases, since the net photochemical O3 change is −5 ppbv per day in all three cases. Processing is quantified using a Lagrangian photochemical model with a novel method for simulating mixing through an ensemble of trajectories and a background profile that evolves with them. The model is able to simulate the magnitude and variability of the observations (of O3, CO, NOy and some hydrocarbons) and is consistent with the time-average OH following air-masses inferred from hydrocarbon measurements alone (by Arnold et al., 2007). Therefore, it is a useful new method to simulate air mass evolution and variability, and its sensitivity to process parameters.

Short-period variation of cosmic-ray intensity and ozone density observed in the stratosphere

The energy deposition by slowing-down of energetic ionizing particles in the atmosphere enhances the production of constituent concentration which perturbs and eventually destroys the ozone (OZ) layer. Near the Brazilian anomaly region the cosmic-ray (CR) intensity varies greatly due to the magnetic activity in that region. In order to study these variations, stratospheric balloons were launched to measure, simultaneously, the CR and OZ fluxes in the atmosphere. The Fourier-analysed data collected during the flight on April 22, 1989 show evidences of a short-period variation for both fluxes measured. Attempts to verify the physical mechanisms which associate the CR change with the OZ one are not conclusive due to limited data observed on that event. © 1993 Società Italiana di Fisica.

Ozone and nitrogen dioxide gas sensor based on a nanostructured SrTi0.85Fe0.15O3 thin film

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Tropospheric photochemistry of ozone, its precursors and the hydroxyl radical

Zusammenfassung Ein 3-dimensionales globales Modell der unterenAtmosphäre wurde für die Untersuchung derOzonchemie, sowie der Chemie des Hydroxylradikals (OH) undwichtiger Vorläufersubstanzen, wie reaktiverStickstoffverbindungen und Kohlenwasserstoffe, verwendet.Hierfür wurde die Behandlung vonNicht-Methan-Kohlenwasserstoffen (NMKW) hinzugefügt,was auch die Entwicklung einer vereinfachten Beschreibungihrer Chemie, sowie die Erfassung von Depositionsprozessenund Emissionen erforderte. Zur Lösung der steifengewöhnlichen Differentialgleichungen der Chemie wurdeeine schnelles Rosenbrock-Verfahren eingesetzt, das soimplementiert wurde, dass die Modell-Chemie fürzukünftige Studien leicht abgeändert werden kann. Zur Evaluierung des Modells wurde ein umfangreicherVergleich der Modellergebnisse mit Bodenmessungen, sowieFlugzeug-, Sonden- und Satelliten-Daten durchgeführt.Das Modell kann viele Aspekte der Beobachtungen derverschieden Substanzen realistisch wiedergeben. Es wurdenjedoch auch einige Diskrepanzen festgestellt, die Hinweiseauf fehlerhafte Emissionsfelder oder auf die Modell-Dynamikund auch auf fehlende Modell-Chemie liefern. Zur weiteren Untersuchung des Einflusses verschiedenerStoffgruppen wurden drei Läufe mit unterschiedlichkomplexer Chemie analysiert. Durch das Berücksichtigender NMKW wird die Verteilung mehrerer wichtiger Substanzensignifikant beeinflusst, darunter z.B. ein Anstieg desglobalen Ozons. Es wurde gezeigt, dass die biogene SubstanzIsopren etwa die Hälfte des Gesamteffekts der NMKWausmachte (mehr in den Tropen, weniger anderswo). In einer Sensitivitätsstudie wurden die Unsicherheitenbei der Modellierung von Isopren weitergehend untersucht.Dabei konnte gezeigt werden, dass die Unsicherheit beiphysikalischen Aspekten (Deposition und heterogene Prozesse)ebenso groß sein kann, wie die aus dem chemischenGasphasen-Mechanismus stammende, welche zu globalbedeutsamen Abweichungen führte. Lokal können sichnoch größere Abweichungen ergeben. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die numerischenStudien dieser Arbeit neue Einblicke in wichtige Aspekte derPhotochemieder Troposphäre ergaben und in Vorschläge fürweiter Studien mündeten, die die wichtigsten gefundenenUnsicherheiten weiter verringern könnten.

Measurements and modeling of ozone fluxes in and above Norway spruce canopies

Ozon (O3) ist ein wichtiges Oxidierungs- und Treibhausgas in der Erdatmosphäre. Es hat Einfluss auf das Klima, die Luftqualität sowie auf die menschliche Gesundheit und die Vegetation. Ökosysteme, wie beispielsweise Wälder, sind Senken für troposphärisches Ozon und werden in Zukunft, bedingt durch Stürme, Pflanzenschädlinge und Änderungen in der Landnutzung, heterogener sein. Es ist anzunehmen, dass diese Heterogenitäten die Aufnahme von Treibhausgasen verringern und signifikante Rückkopplungen auf das Klimasystem bewirken werden. Beeinflusst wird der Atmosphären-Biosphären-Austausch von Ozon durch stomatäre Aufnahme, Deposition auf Pflanzenoberflächen und Böden sowie chemische Umwandlungen. Diese Prozesse zu verstehen und den Ozonaustausch für verschiedene Ökosysteme zu quantifizieren sind Voraussetzungen, um von lokalen Messungen auf regionale Ozonflüsse zu schließen.rnFür die Messung von vertikalen turbulenten Ozonflüssen wird die Eddy Kovarianz Methode genutzt. Die Verwendung von Eddy Kovarianz Systemen mit geschlossenem Pfad, basierend auf schnellen Chemilumineszenz-Ozonsensoren, kann zu Fehlern in der Flussmessung führen. Ein direkter Vergleich von nebeneinander angebrachten Ozonsensoren ermöglichte es einen Einblick in die Faktoren zu erhalten, die die Genauigkeit der Messungen beeinflussen. Systematische Unterschiede zwischen einzelnen Sensoren und der Einfluss von unterschiedlichen Längen des Einlassschlauches wurden untersucht, indem Frequenzspektren analysiert und Korrekturfaktoren für die Ozonflüsse bestimmt wurden. Die experimentell bestimmten Korrekturfaktoren zeigten keinen signifikanten Unterschied zu Korrekturfaktoren, die mithilfe von theoretischen Transferfunktionen bestimmt wurden, wodurch die Anwendbarkeit der theoretisch ermittelten Faktoren zur Korrektur von Ozonflüssen bestätigt wurde.rnIm Sommer 2011 wurden im Rahmen des EGER (ExchanGE processes in mountainous Regions) Projektes Messungen durchgeführt, um zu einem besseren Verständnis des Atmosphären-Biosphären Ozonaustauschs in gestörten Ökosystemen beizutragen. Ozonflüsse wurden auf beiden Seiten einer Waldkante gemessen, die einen Fichtenwald und einen Windwurf trennt. Auf der straßenähnlichen Freifläche, die durch den Sturm "Kyrill" (2007) entstand, entwickelte sich eine Sekundärvegetation, die sich in ihrer Phänologie und Blattphysiologie vom ursprünglich vorherrschenden Fichtenwald unterschied. Der mittlere nächtliche Fluss über dem Fichtenwald war -6 bis -7 nmol m2 s-1 und nahm auf -13 nmol m2 s-1 um die Mittagszeit ab. Die Ozonflüsse zeigten eine deutliche Beziehung zur Pflanzenverdunstung und CO2 Aufnahme, was darauf hinwies, dass während des Tages der Großteil des Ozons von den Pflanzenstomata aufgenommen wurde. Die relativ hohe nächtliche Deposition wurde durch nicht-stomatäre Prozesse verursacht. Die Deposition über dem Wald war im gesamten Tagesverlauf in etwa doppelt so hoch wie über der Freifläche. Dieses Verhältnis stimmte mit dem Verhältnis des Pflanzenflächenindex (PAI) überein. Die Störung des Ökosystems verringerte somit die Fähigkeit des Bewuchses, als Senke für troposphärisches Ozon zu fungieren. Der deutliche Unterschied der Ozonflüsse der beiden Bewuchsarten verdeutlichte die Herausforderung bei der Regionalisierung von Ozonflüssen in heterogen bewaldeten Gebieten.rnDie gemessenen Flüsse wurden darüber hinaus mit Simulationen verglichen, die mit dem Chemiemodell MLC-CHEM durchgeführt wurden. Um das Modell bezüglich der Berechnung von Ozonflüssen zu evaluieren, wurden gemessene und modellierte Flüsse von zwei Positionen im EGER-Gebiet verwendet. Obwohl die Größenordnung der Flüsse übereinstimmte, zeigten die Ergebnisse eine signifikante Differenz zwischen gemessenen und modellierten Flüssen. Zudem gab es eine klare Abhängigkeit der Differenz von der relativen Feuchte, mit abnehmender Differenz bei zunehmender Feuchte, was zeigte, dass das Modell vor einer Verwendung für umfangreiche Studien des Ozonflusses weiterer Verbesserungen bedarf.rn

Halogen deposition in polar snow and ice

The atmospheric chemistry of iodine and bromine in polar regions is of interest due to the key role of halogens in many atmospheric processes, particularly tropospheric ozone destruction. Bromine is emitted from the open ocean but is enriched above first-year sea ice during springtime bromine explosion events, whereas iodine is emitted from biological communities hosted by sea ice. It has been previously demonstrated that bromine and iodine are present in Antarctic ice over glacial-interglacial cycles. Here we investigate seasonal variability of bromine and iodine in polar snow and ice, to evaluate their emission, transport and deposition in Antarctica and the Arctic and better understand potential links to sea ice. We find that bromine enrichment (relative to sea salt content) and iodine concentrations in polar ice do vary seasonally in Arctic snow and Antarctic ice and we relate such variability to satellite-based observations of tropospheric halogen concentrations. Peaks of bromine enrichment in Arctic snow and Antarctic ice occur in spring and summer, when sunlight is present. Iodine concentrations are largest in winter Antarctic ice strata, contrary to contemporary observations of summer maxima in iodine emissions.