dc.contributor.author
Meul, Stefanie
dc.date.accessioned
2018-06-07T19:56:40Z
dc.date.available
2013-08-26T10:54:04.337Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/6542
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-10741
dc.description.abstract
Die Entwicklung von stratosphärischem Ozon (O3) in der Zukunft ist von großem
Interesse für Menschen, da die Intensität der solaren UV-Strahlung am Erdboden
hauptsächlich von der Menge der O3-Moleküle in der Atmosphäre bestimmt wird.
In der Vergangenheit führten die zunehmenden Emissionen von Ozon zerstörenden
Substanzen (ODSs) zu einem globalem Ozonverlust in der Stratosphäre. Während
die Emissionen von ODSs im Montrealer Protokoll erfolgreich reguliert wurden,
steigen die anthropogenen Emissionen von Treibhausgasen (GHGs) jedoch stetig
an. Die Prozesse, die O3 in der Stratosphäre kontrollieren, werden nicht nur
von veränderten ODS-Konzentrationen modifiziert, sondern auch von der Zunahme
der Treibhausgaskonzentrationen und dem damit einhergehenden Klimawandel. Mit
dem Rückgang der ODS-Belastung in der Zukunft wird folglich der Einfluss des
Klimawandels auf die Ozonentwicklung an Bedeutung gewinnen. In der
vorliegenden Arbeit werden diese Ozon-Klima-Wechselwirkungen in Vergangenheit
und Zukunft anhand von Simulationen mit dem Klima-Chemie-Modell EMAC
untersucht. Durch die Trennung der Anteile von ODS- und GHG-Änderungen wird
gezeigt, dass die O3-Änderungen in der Vergangenheit von der Chemie und
insbesondere von der ODS-Zunahme dominiert sind. Zudem wird deutlich, dass die
GHG-Zunahme ebenfalls einen Einfluss auf die Gasphasenchemie hat, jedoch kann
keine Veränderung der polaren heterogenen Ozonchemie im Winter/Frühling
identifiziert werden. In den Tropen tragen Änderungen im Transport wesentlich
zur Ozonänderung bei. Hier führt ein verstärkter Export von lokal produziertem
O3 zu einer Ozonabnahme. In der Südpolarregion wird der enorme chemische
Ozonverlust durch einen verstärkten Import aus den mittleren Breiten im
Frühjahr teilweise kompensiert. Am Ende des 21. Jahrhunderts wird ein
beschleunigter Rückgang der Halogenbelastung in der Stratosphäre gefunden, der
durch ein verstärktes, GHG bedingtes Aufsteigen in den Tropen und eine
reduzierte Freisetzungsrate aus den Quellgasen verursacht wird. In der oberen
Stratosphäre entsteht dadurch eine Abnahme der Effektivität im ClOx-Zyklus,
die in derselben Größenordnung liegt wie die Abnahme der Effektivität im
Chapman-Abbau durch die stratosphärische Abkühlung. Außerdem wird gezeigt,
dass die GHG-Zunahme nicht zu einer erhöhten Effektivität des NOx-Zyklus im
Vergleich zum Jahr 2000 führt. Hingegen wird durch Änderungen im HOx-Zyklus in
der unteren Stratosphäre und unteren Mesosphäre ein negativer Beitrag zur
relativen Ozonänderung gefunden. Die Signatur einer verstärkten
stratosphärischen Zirkulation in der Zukunft ist in den Änderungen des
Ozontransports enthalten. So bewirkt der Transport eine Ozonabnahme in den
Tropen und eine Zunahme in der Nordpolarregion. Die GHG bedingten Änderungen
in den chemischen und dynamischen Prozessen führt in den Extratropen zu einer
beschleunigten Rückkehr von Ozon zu historischen Werten. In den Tropen
verhindert der Transport eine Rückkehr bis zum Jahr 2100.
de
dc.description.abstract
The evolution of stratospheric ozone (O3) in the future is of major interest
for human beings as the intensity of solar UV radiation on the surface is
mainly determined by the amount of O3 molecules in the atmospheric column. In
the past the increasing emissions of ozone depleting substances (ODSs) have
led to a global destruction of stratospheric O3. While the emissions of ODSs
have been successfully regulated in the Montreal Protocol and its amendments,
the anthropogenic emissions of greenhouse gases (GHGs) are steadily
increasing. For the prediction of future O3 it is essential to understand the
different processes controlling the O3 abundance in the stratosphere, e.g. the
chemistry and the transport of O3. As these processes can be modified by
changing emissions of ODSs as well as by the increasing concentrations of GHGs
in the atmosphere, the impact of climate change on the evolution of O3 will
become more important in the future. In the present study the interactions
between climate change and O3 in the recent past and the future are
investigated by performing and anlaysing simulations with the chemistry-
climate model EMAC. By separating the attributions from ODSs and GHGs as well
as from chemistry and transport, it is found that in the past the O3 changes
are dominated by the chemistry, especially by the changes in ODSs. The GHG
increase also affects the catalytic O3 loss cycles due to temperature and
compositions changes, but no impact on the heterogeneous chemistry in the
polar winter/spring can be found. Ozone changes due to transport are important
in the tropics as an increased export of locally produced O3 causes an
additional O3 decrease. In the southern polar stratosphere the large chemical
O3 loss is partially compensated by an increased import of O3 from the mid-
latitudes. At the end of the 21st century an accelerated decrease of
stratospheric chlorine and bromine concentrations is found due to a reduced
release fraction from the source gases along with increasing GHGs. In the
upper stratosphere this leads to a positive contribution from the ClOx cycle
to O3 change in the same magnitude as stratospheric cooling leads to a
positive contribution from the Chapman cycle. Furthermore, it is found that
the increased emissions of GHGs will not lead to an O3 decrease due to the
catalytic NOx cycle with respect to the year 2000. The effectivity of the HOx
cycle is increased in the lower stratosphere and lower mesosphere, but
decreased in-between. The signature of an intensified stratospheric circulation
due to increased GHGs is found in the change of O3 transport with O3 decrease
in the tropics and increase in the northern polar region. These GHG-induced
processes lead to an earlier return of extratropical O3 to historical values
than it is expected by the estimated decline in ODSs due to the restricted
emissions. In the tropics the increased transport will avoid the return to
previous levels until 2100.
en
dc.format.extent
VII, 261, XXVIII S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
climate change
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::550 Geowissenschaften, Geologie::551 Geologie, Hydrologie, Meteorologie
dc.title
Ozon-Klima-Wechselwirkungen in Simulationen mit dem Klima-Chemie-Modell EMAC
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Ulrike Langematz
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Martin Dameris
dc.date.accepted
2013-06-24
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000094949-2
dc.title.translated
Ozone-Climate-Feedbacks in Simulations with the Chemistry-Climate Model EMAC
en
refubium.affiliation
Geowissenschaften
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000094949
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000013943
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access