Chemie-Klima-Modellierung der polaren Bromchemie und ihrer Wechselwirkung mit der Kryosphäre (BromoPole)

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Björn-Martin Sinnhuber
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 517648310

Das BromoPole-Projekt zielt darauf ab, unser Verständnis der Mechanismen polarer Bromexplosions- und Ozonabbauereignisse und deren Auswirkungen auf der globalen Skala durch globale Chemie-Klimamodellsimulationen zu verbessern. Troposphärisches Ozon ist nach Kohlendioxid und Methan das wichtigste Treibhausgas und beeinflusst die Luftqualität mit Auswirkungen auf Gesundheit und Ökosysteme. Während des Frühlings werden in den Polarregionen beider Hemisphären regelmäßig troposphärische Ozonabbauereignisse mit nahezu vollständigem Abbau des Grenzschichtozons beobachtet. Diese Ozonabbauereignisse werden durch sogenannte Bromexplosionsereignisse verursacht, die als stark erhöhte troposphärische Brommonoxid (BrO)-Säulen beobachtet werden können. Obwohl Ozonabbau und Bromexplosionen im Polarfrühling seit mehr als drei Jahrzehnten untersucht werden und wichtige Fortschritte beim Verständnis ihrer Mechanismen erzielt wurden, bleiben viele Aspekte noch unklar. Es gibt immer noch keinen allgemein akzeptierten umfassenden Mechanismus dieser Prozesse, und folglich beinhalten die meisten Chemie-Klimamodelle keine troposphärische Bromchemie. Dies schränkt unser Wissen über die regionalen und globalen Auswirkungen von Bromexplosionsereignissen auf das troposphärische Ozon und mögliche langfristigen Veränderungen in einem sich ändernden Klima ein. Im Rahmen des BromoPole-Projekts werden wir Simulationen mit dem Chemie-Klimamodell EMAC durchführen, aufbauend auf unserer bisherigen Arbeit mit diesem Modellsystem. Insbesondere werden wir eine neue Hypothese testen, dass akkumulierte Bromdeposition aus der Gasphase auf die Schneeoberfläche eine wichtige Rolle für Bromexplosionsereignisse spielen könnte. Durch den Vergleich der Modellsimulationen mit Satelliten-BrO-Beobachtungen soll untersucht werden, wie gut der Zeitpunkt und die Verteilung von Bromexplosionsereignissen durch diesen neuen Mechanismus unter Berücksichtigung der akkumulierten Deposition aus der Gasphase im Modell nachgebildet werden können. Neue Analysen eines langfristigen arktischen Datensatzes von Bromid in Oberflächenschneeproben, die in Ny-Alesund, Spitzbergen genommen wurden, sowie geplante zusätzlichen Schneeproben im Rahmen dieses Projektes, sollen helfen, die Wechselwirkung der atmosphärischen Bromchemie mit der Kryosphäre besser zu verstehen. Mit diesem verbesserten Prozessverständnis werden wir dann Modellsimulationen durchführen, um den Einfluss der polaren Bromchemie auf das troposphärische Ozon und die Oxidationskapazität der Atmosphäre auf der regionalen bis globalen Skala sowie mögliche langfristige Veränderungen in einem sich ändernden Klima zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen