Influence of onshore-offshore surfactant gradients on air-sea gas exchange

• Antragsteller: Dr. Klaus Schneider-Zapp
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 195710519

Klimamodelle benötigen ein detailliertes Verständnis des Gasaustausches zwischen Ozean und Atmosphäre. Obwohl es in den letzten Jahren Fortschritte gab, bleibt die zuverlässige Quantifizierung der Transfergeschwindigkeit k_w (des Parameters, der neben der Konzentrationsdifferenz des betreffenden Stoffes die Gasaustauschrate bestimmt und von Umweltparametern wie Wind, Wellen, Oberflächenfilmen abhängt) ein Problem. Die Schlüsselhypothese dieses Antrags ist, dass Oberflächenfilme (Surfactants) und deren Land-See-Gradienten die Transfergeschwindigkeit k_w signifikant beeinflussen. Der Zusammenhang zwischen der Surfactant-Aktivität (-konzentration) und der Transfergeschwindigkeit k_w soll durch Labormessungen an im Feld genommenen Proben über einen weiten Parameterbereich quantitativ untersucht und zuverlässig parametrisiert werden. Eine Zeitserie mit Seewasser- und Mikroschichtproben wird von der Tynemündung bis auf die offenen Nordsee hinaus genommen werden. Mittels Laborgasaustauschmessungen dieser Proben in Newcastle und Heidelberg wird der Einfluss der Oberflächenfilm-Aktivität auf k_w direkt quantifiziert werden. Die Experimente in Newcastle werden in einem geschlossenen Tank mit schaufelgenerierter wasserseitiger Turbulenz durchgeführt. Sie sind aufgrund der Abwesenheit windgenerierter Turbulenz besonders geeignet, detaillierte Prozessinformationen zu gewinnen. Die Heidelberger Experimente werden in einem zirkulären Wind-Wellen-Kanal mit durch generierten Wind erzeugter Turbulenz durchgeführt und repräsentieren das natürliche System daher besser. Die Oberflächenfilm-Aktivität (-konzentration) wird mit AC-Voltammetrie gemessen, die Zusammensetzung wird mit 3D Fluoreszenz-Anregungs-Emissionsspektren charakterisiert werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Dr. Robert Upstill-Goddard