Institute und Experten

Chemische Umwandlungen der Materie sind häufig in komplizierter Weise aus Elementarreaktionen zusammengesetzt. Diese können im Labor isoliert und in ihrem zeitlichen Ablauf, ihrer Kinetik und Dynamik charakterisiert werden. Datenbanken der Resultate für Tausende von Elementarreaktionen sind die Basis für die Modellierung komplexer natürlicher Systeme bzw. für die Optimierung technischer Prozesse. Als Beispiele werden die Reaktion von Wasserstoffatomen mit molekularem Sauerstoff, der Zerfall von Molekülionen sowie die Reaktionen von Elektronen mit Schwefelhexafluorid in der Gasphase betrachtet.

Der Anstieg der CO₂-Konzentration in der Atmosphäre – primäre Ursache des globalen Klimawandels – wird nicht nur von anthropogenen Emissionen, sondern auch von einer Reihe natürlicher Prozesse im Ozean und in der terrestrischen Vegetation bestimmt. Am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena wird versucht, die Rolle dieser Prozesse auf der Grundlage verschiedenster Datenströme zu quantifizieren, und zu verstehen, wie sie von klimatischen Faktoren beeinflusst werden.

Ozon spielt in der Chemie der Troposphäre eine wichtige und vielfältige Rolle. Es kann in Abhängigkeit von der Konzentration an Stickoxiden sowohl photochemisch gebildet als auch zerstört werden. Die Netto-Ozontendenz ist dabei die Differenz sehr großer Produktions- und Destruktionsterme. Modernste flugzeuggetragene Spurengasmessungen über Südamerika und Europa erlauben nunmehr eine direkte Bestimmung dieser Ozontendenz.

Vulkane haben große Bedeutung für das irdische Leben. Neben ihren direkten Gefahren und Einflüssen sind sie wichtig für die atmosphärische Chemie und das Klima. Seit einigen Jahren eröffnen Satellitenmessungen einen völlig neuen Blick auf Vulkanemissionen von Gasen und Aerosolen. Die heutigen Analyseverfahren ermöglichen sogar, Emissionen von schwachen Eruptionen oder Ausgasungen aus dem All zu vermessen. Dieser Artikel gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der Satellitenfernerkundung von Vulkanemissionen und präsentiert eine Fallstudie während der Eruption des Sarychev im Juni 2009. 

Sehr große Vulkaneruptionen werden mit globalen Klimaveränderungen, biotischen Umwälzungen, und für die Toba-Eruption vor 74.000 Jahren, auch mit einem „Beinahe-Aussterben“ der Menschheit in Verbindung gebracht. Eine der größten Unsicherheiten in der Berechnung des Klimaeffektes ist die zeitliche Entwicklung der Aerosolgrößenverteilung. Mikrophysikalische Prozesse führen bei extrem großen Eruptionen zur Bildung sehr großer Teilchen, die relativ schnell aus der Atmosphäre ausfallen. Berücksichtigt man dies in Modellsimulationen, ist der berechnete Klimaeinfluss geringer als bisher vermutet.