Differentielles Säulenmesssystem

• Fachliche Zuordnung: Atmosphären-, Meeres- und Klimaforschung
• Förderung: Förderung in 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422614568

Aktuelle wissenschaftliche Studien legen nahe, dass die derzeitige Erderwärmung durch Treibhausgasemissionen hervorgerufen wird, die vom Menschen verursacht sind. Um gegen diese Entwicklung geeignete Maßnahmen ergreifen zu können bzw. um zu überprüfen, ob solche Maßnahmen von Erfolg gekrönt sind, ist es notwendig, die Schadstoffkonzentrationen inklusive der zugehörigen Emissionsquellen genau zu kennen. Diese Informationen sind bisher jedoch sehr lückenhaft und beruhen auf sogenannten "bottom-up" Berechnungen. Da diese Kalkulationen nicht auf direkten Messungen beruhen, weisen sie große Ungenauigkeiten auf und sind außerdem nicht in der Lage, bisher unbekannte Emissionsquellen zu identifizieren. Das Ziel meiner Gruppe ist der Aufbau eines mesoskaligen Netzwerks zur Überwachung von Luftschadstoffen wie CO2, CH4, CO, NO2 und O3, das auf dem neuartigen Konzept der differentiellen Säulenmessung beruht. Bei diesem Ansatz wird die Differenz zwischen den Luftsäulen luv- und leewärts einer Stadt gebildet. Diese Differenz ist proportional zu den emittierten Schadstoffen und somit eine Maßzahl für die Emissionen, welche in der Stadt generiert werden. Mithilfe dieses Forschungsgroßgeräteantrags soll das bereits existierende erste Messsystem, bestehend aus zwei stationären FTIR Spektrometern (im Osten und Westen von München), um ein weiteres baugleiches Messsystem erweitert werden, um die Emissionen nicht nur bei west-östlichen, sondern auch bei nord-südlichen Windrichtungen dauerhaft erfassen zu können. Mithilfe dieses zweiten Messsystems wird das Sensornetzwerk ausgebaut und wird somit das weltweit erste stationäre differentielle Säulennetzwerk zur Messung von Treibhausgasemission bei jeglicher Windrichtung werden. Damit wird es in Zukunft möglich sein, die städtischen Emissionen Münchens über lange Zeiträume hinweg zu überwachen, wodurch neue Informationen über die Generierung und Umverteilung von Luftschadstoffen gewonnen werden können. Das beantragte System kann neben dem stationären Einsatz auch mobil verwendet werden, um mögliche Emissionsquellen genau zu charakterisieren. Wir werden dadurch u.a. folgende zentrale Fragen beantworten: "Wie verhält sich der tatsächlich gemessene Emissionstrend über die Jahre hinweg?", "Wo genau befinden sich die Emissions-Hotspots und von welcher Art sind sie?" oder "Wie präzise sind die bisherigen bottom-up Emissionsschätzungen?". Dazu werden wir nicht nur unser vollautomatisiertes Sensornetzwerk erweitern, sondern auch passende Methoden zur Modellierung (Inversionsmodell) entwickeln, welche den atmosphärischen Transport der Partikel nachbilden und somit zur Beantwortung der oben gestellten Fragen beitragen. Dieses Projekt ist weltweit einmalig und wird zukunftsweisende Ergebnisse liefern.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Differentielles Säulenmesssystem
• Gerätegruppe: 1830 Fourier-Transform-IR-Spektrometer
• Antragstellende Institution: Technische Universität München (TUM)
• Leiterin: Professorin Dr.-Ing. Jia Chen