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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Modellrechnungen

Modellrechnungen zu Chemie und Transport von Spurengasen sind ein wesentliches Element für das Verständnis der physikalischen und chemischen Prozesse, die die räumliche Verteilung und die zeitliche Entwicklung der Konzentrationen von Spuren- und Schadgasen bestimmen.

In mathematischer Form sind es partielle Differentialgleichungssysteme, die die Änderung der Konzentrationen aufgrund von Quellen, Senken und atmosphärischen Transports beschreiben. Im IEK-8 werden numerische Simulationsmodelle verschiedenen Komplexitätsgrades verwendet.

Einfache Ansätze, die von einer räumlich homogen durchmischten Luftmasse ausgehen, werden für die Untersuchung einzelner chemischer Prozesse und zu Sensitivitätsstudien verwendet.
Sie werden aber auch zum Vergleich mit Messdaten in Außenluft eingesetzt. So wurde durch den Vergleich von Meßdaten zur atmosphärischen OH-Konzentration mit Modellrechnungen gezeigt, daß die Bilanz der OH-Radikale durch existierende chemische Reaktionsmodelle im Mittel richtig wiedergegeben werden.

Mit eindimensionalen Modellen, die die räumliche Spurengasverteilung in vertikaler Richtung auflösen, wird im Institut die Spurengasbelastung der bodennahen Luftschichten insbesondere durch Photooxidantien wie O3 und Peroxyacetylnitrat (PAN) simuliert.
Die beobachtungsbasierten Modellrechnungen zeigen hier den Einfluss der vertikalen Durchmischung auf die mittlere Belastung und die täglichen Maximalkonzentrationen.

Dreidimensionale Modelle, die Chemie und Transport für die globale Troposphäre erfassen, werden für die Aufklärung der Bilanz der Stickoxide und ihres Einflusses auf die chemische Bildung von Ozon in der oberen Troposphäre auch unter dem Einfluss von Flugzeugemissionen verwendet.

In der Zukunft werden die Modelle verstärkt für die Planung und Auswertung von luftchemischen Experimenten in der Atmosphärenkammer des IEK-8 eingesetzt.

CMD Projektaktivitäten im Rahmen von EUROTRAC-2

Im EUROTRAC-2-Projekt CMD (Chemical Mechanism Development) wurden verschiedene Szenarien entwickelt, um die Multiphasenchemie der Troposphäre zu untersuchen.

Die Datenblätter des Data Review Panel fassen neuere kinetische Daten zur Multiphasenchemie, die im Rahmen von CMD gewonnen werden, in einer Form zusammen, die für den Einbau in Chemie und Transportmodelle geeignet ist.


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