Einfluss von Wasserstoff auf Atmosphäre und Klima
Über
Durch den Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energieträger gewinnt Wasserstoff (H2) immer größere Bedeutung. Bei der energetischen Nutzung von H2 entsteht nur Wasser, jedoch sind bei der großskaligen Nutzung von Wasserstoff Leckagen nicht vermeidbar. Wir untersuchen deren Einfluss auf Atmosphäre und Klima.
Hierzu gab es vor längerer Zeit die Sorge, dass der zusätzliche Wasserdampf durch Leckagen einer globalem Wasserstoffwirtschaft die Bildung von Polaren Stratosphärenwolken (PSCs) begünstigt und so den polaren Ozonabbau signifikant erhöht. Dies konnte auch mithilfe der Studien am ICE-4 widerlegt werden (Vogel et al., 2012).
Forschungsthemen
Die Forschung am ICE-4 untersucht weiterhin, welche Auswirkung mögliche Leckagen von Wasserstoff auf die Atmosphäre und das Klima hat. Wasserstoff ist nicht direkt klimawirksam, es gibt aber einen indirekten Effekt auf das Klima. Die Oxidation von H2 mit OH führt dazu, dass weniger OH für den Abbau anderer klimaschädlicher Spurengase wie Methan (CH4) zur Verfügung steht. Demgegenüber stehen natürlich die deutlich positiveren Auswirkungen einer Reduktion der Nutzung der fossilen Energieträger.
Es ist geplant, mit unserem Lagrangeschen Modell CLaMS diese Auswirkungen näher zu untersuchen. Dieses am ICE-4 entwickelte Modell ist besonders gut geeignet, die Spurengasverteilung an Transport-Barrieren zu simulieren, insbesondere den Wasserdampf in der unteren Stratosphäre (Charlesworth et al., 2023), der in diesem Zusammenhang von Bedeutung ist.
Es ist weiterhin geplant, unsere Ballonsondierungen, die bis in die Höhe von etwa 30 km reichen, um die Messung von H2 zu erweitern. Hierzu soll die Messmethode "AirCore" verwendet werden, in der Luftproben auf einer Ballon-Sondierung mithilfe eines lange, dünnen Zylinders genommen und danach im Labor analsiert werden. Zur Zeit gibt es noch sehr wenige Beobachtungen des vertikalen Profils von H2.
Auswahl von Publikationen des ICE-4
- Vogel, B., T. Feck, and J.-U. Grooß, and M. Riese, Impact of a possible future global hydrogen econoy on Arctic stratospheric ozone loss, Energy and Environmental Science, 5, 6445-6452, doi:10.1039/C2EE03181G, 2012.
- Charlesworth, E., Ploeger, F., Birner, T., Baikhadzhaev, R., Abalos, M., Abraham, N.L., Akiyoshi, H., Bekki, S., Dennison, F., Jöckel, P., Keeble, J., Kinnison, D., Morgenstern, O., Plummer, D., Rozanov, E., Strode, S., Zeng, G., Egorova, T., Riese, M., Stratospheric water vapor affecting atmospheric circulation , NATURE Communications, 14 doi:10.1038/s41467-023-39559-2, 2023