Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.
-
Upload
hamprecht-schnurbusch -
Category
Documents
-
view
110 -
download
1
Transcript of Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.
![Page 1: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/1.jpg)
Das stratosphärische Ozonund spektroskopische
Grundlagen
![Page 2: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/2.jpg)
Hautrötung, Hautkrebs
![Page 3: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/3.jpg)
TOMS
![Page 4: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/4.jpg)
Breitengradabh. Strahlg.
Mittel von 1979-1992(berechnet aus O3- Satellitendaten, ohne Wolken undAerosol)
![Page 5: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/5.jpg)
Biolog. Wirkung
![Page 6: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/6.jpg)
Atmos.Fenster
![Page 7: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/7.jpg)
Sigma/sigma O3
![Page 8: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/8.jpg)
Sigma_O3
Libradtran.org
![Page 9: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/9.jpg)
Sigma CFCs
Diss. Hubrich, Univ. Bochum 1979
![Page 10: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/10.jpg)
Sigma CH3CN, SF6
Zetzsch, 1988
a: Vakuum (0.2 m Seya Namioka)b: N2-gespültes Gerätc: m. SiO2-Linse+FensterStreulicht (rechte Skala)d: Jobin-Yvon H 20 UVe: =0.5 m Czerny Turner
Deuteriumlampe mit MgF2-FensterSolar blind Photomultiplier mit MgF2-FensterGesamter Lichtweg mit Stickstoff gespült
![Page 11: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/11.jpg)
Fabian-Profile
![Page 12: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/12.jpg)
CF2Cl2 C3H8 C2H4 (z)
(F12)
Was ist an dem Bild falsch?Vertikaltransport - Photochemie?
![Page 13: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/13.jpg)
Chapman-Profil, Gleichung, tau
Quasistationarität von O und O3, =Ox
![Page 14: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/14.jpg)
Emiss. elektron. anger. Zust.
![Page 15: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/15.jpg)
Aurora Borealis/Australis (Polarlicht)
Kernwaffen-Explosion in 400 km Höhe, USA (1962)
Polarlichter vom Boden und vom Satelliten >60°N oder S, aus Solar Proton Events
O(1S) O(1D) + h(577 nm) (grün, 100 km)O(1D) O(3P) + h (630 nm) (rot, 200 km)O2 (b1g
+) O2(a1g) + h (762 nm) (rot)N(2D) N(4S) + h (520 nm) (blaugrün, 400 km)
![Page 16: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/16.jpg)
O2 (a1g Nachtleuchten
![Page 17: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/17.jpg)
O2 a Singulett Delta Tagesleuchten
![Page 18: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/18.jpg)
Energien, Schwellen O, O2
![Page 19: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/19.jpg)
Potentialkurven O2, O-Niv.
Intensität der Absorptionunterliegt zwei Ein-schränkungen
a)Franck-Condon-Prinzip(konstanter Kernabst.)
b)Auswahlregeln:S=0L= ±1
=0, ±1
+ +
- -
g u
Termsymbole:Elektronenspin = 1/2Spinmultiplizität 2s+1Bahndrehimpuls = g, u (Symmetriezentrum)+, - (Spiegelebene)
![Page 20: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/20.jpg)
Franck-Condon Prinzip
Franck-Condon-Prinzip(konstanter Kernabstand)
![Page 21: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/21.jpg)
O2-und O4-Absorptionen
a
Finlayson-Pitts Pitts, S. 88
O2
O2-Dimere, bzw. N2·O2
![Page 22: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/22.jpg)
O2-Abs-Banden.
![Page 23: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/23.jpg)
Schumann-Runge-Banden aufgelöst
![Page 24: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/24.jpg)
Schumann-Runge-Banden aufgelöst
![Page 25: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/25.jpg)
Harmon., anharm Oszillator
anharmon. OszillatorMorse-Funktion
G(v)=e(v+1/2) - xee(v+1/2)2
+ yee (v+1/2)3 +...+...
Reihenentwicklung, d.h. Polynom2.-3. Grades
klass. harmon. Oszillator: Schwingungsfrequenze=2 = (k/µ)1/2
G(v)=e(v+1/2)Nullpunktsenergie (v=0)
Harmonischer OszillatorParabel
![Page 26: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/26.jpg)
Rot-vib-levels
Fv(J)= BvJ(J+1)
-DvJ²(J+1)²+HvJ³(J+1)³+...+...+
B = h/8²c II = µr²
Trägheitsmomentist im Nenner:Hydride haben großeLinienabstände
J‘
![Page 27: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/27.jpg)
HCl-Vib-Rot-IR
Rotationsniveaussind 2J+1 fach entartet(Hönl-London-Faktorenf. elektron. Übergänge)
![Page 28: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/28.jpg)
Meinel-Banden
Leuchten des Nachthimmels
Meinel-Banden von hochschwingungsangeregtem OHaus der Reaktion
H + O3 OH# (v= 9) + O2
(Meinel, 1950)
6 – 0, 7 – 1,..…..9 – 35 – 0, 6 – 1,……9 – 44 – 0, 5 – 1,……9 – 53 – 0, 4 – 1,……9 – 62 – 0, 3 – 1,……9 – 71 – 0, 2 – 0,…
Spektrum bricht oberhalb v = 9 plötzlich ab9-4 ist stark, aber 10-5 fehlt
![Page 29: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/29.jpg)
DOAS-Spektren Halogenoxide, DOAS
300 350 400 450 500 550 600
ClOI2
OIO
IO
OClOA
bso
rptio
n c
ross
se
ctio
n[a
rb. u
nits
]
Wavelength [nm]
BrO
![Page 30: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/30.jpg)
V, R, T H2O
![Page 31: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/31.jpg)
Jablonski-ISC
![Page 32: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/32.jpg)
Sigma O2-
Kontinua, Ly alpha
![Page 33: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/33.jpg)
Sigma O2 (lambda), abs (z)
= 1a ↓
![Page 34: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/34.jpg)
Sigma O2 O3 (lambda)
?
![Page 35: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/35.jpg)
O3-Photolysefrequ
![Page 36: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/36.jpg)
Eindring/10 (z)
![Page 37: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/37.jpg)
Barom. Höhenf.+ Lambert - Beer
![Page 38: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/38.jpg)
Z Max. Abs. (lambda)
(Schumann-Runge,Herzberg)
(Hartley Band)
?
![Page 39: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/39.jpg)
O-O3(z)
O + O2 + M O3 + M
![Page 40: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/40.jpg)
O1D (z)
O(1D) + O3, CH4, H2O, H2,, N2O k = 2.4, 1.4, 2.2, 1.0, 0.49 (10-10 cm3s-1)
![Page 41: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/41.jpg)
CH3Cl CCl4 F12, F11
![Page 42: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/42.jpg)
ClO HCl HF
![Page 43: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/43.jpg)
ClO (z)
![Page 44: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/44.jpg)
ClOx-Kreislauf
![Page 45: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/45.jpg)
CH4(z), H2(z)
CH4 ist dieH2O-Quelleder Stratosphäre
Formaldehyd alsAbbauproduktvon CH4 bildet H2
![Page 46: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/46.jpg)
CH2O + hv
CH4 ist dieH2O-Quelleder Stratosphäre
Formaldehyd alsAbbauproduktvon CH4 bildet H2
H2+CO
H+HCO
Quantum yieldsH2CO + h(two pathways)
![Page 47: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/47.jpg)
CH2O + hv (z)
CH2O + h H + HCO(J1)
CH2O + h H2 + CO(J2)
= 2 h
↓
(J1 + J2)
![Page 48: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/48.jpg)
HOx-Kreislauf
![Page 49: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/49.jpg)
CH4-Abs.
h
k (cm-1 atm-1, 273K) = 3.7x10-20cm2
![Page 50: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/50.jpg)
CH4-Abs., Ly- Photolyse
minhdmoa
1 cm-1 atm-1 (273K)=3.7x10-20cm2
J∞Ly-=5.5x10-6s-1 (=2d)
![Page 51: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/51.jpg)
CO2-Abs., Ly-SRB photol.
![Page 52: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/52.jpg)
H2O-Abs., Ly-SRB photol.
Ly-=1.4x10-17cm2
[H2O]= 4-5 ppm
![Page 53: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/53.jpg)
OH HO2 (z)
![Page 54: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/54.jpg)
NO, NO2, N2O5, HNO3
![Page 55: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/55.jpg)
Photolyse, Auswahl
minhdmoa
![Page 56: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/56.jpg)
Photolyse (z)
![Page 57: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/57.jpg)
Ozonverbrauch (z)
RClO+NO/RClO+ O
![Page 58: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/58.jpg)
Sigma N2O
![Page 59: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/59.jpg)
Lachgas (z)
N2O ist die Quelle von stratosphärischen Stickstoffverbindungen:N2O + h N2 + O(1D); O3 + h O2 (1g) + O (1D)N2O + O (1D) 2 NO
NO + O3 NO2 + O2
OH + NO2 +M HNO3 + MNO2 + O3 NO3 + O2
NO2 + NO3 + M N2O5 + M
![Page 60: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/60.jpg)
NOx-Kreislauf
![Page 61: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/61.jpg)
Chapman-HO2-NOx_ClOx
(aus CH4 und H2)
(O + O2 O3
O3 + h O2+ OO + O3 2 O2)
(aus CH3Clund CFK)
HOx
NOx (aus N2O)
![Page 62: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/62.jpg)
O3 (z, t), Brühl/Crutzen
![Page 63: Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070310/55204d6749795902118bc54a/html5/thumbnails/63.jpg)
COS SO2 H2SO4