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Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen

Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen. Hautrötung, Hautkrebs. TOMS. Breitengradabh. Strahlg. Mittel von 1979-1992 (berechnet aus O 3 - Satellitendaten, ohne Wolken und Aerosol). Biolog. Wirkung. Atmos.Fenster. Sigma/sigma O3. Sigma_O3. Libradtran.org. Sigma CFCs.

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Das stratosphärische Ozon und spektroskopische Grundlagen

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Presentation Transcript

  1. Das stratosphärische Ozonund spektroskopische Grundlagen

  2. Hautrötung, Hautkrebs

  3. TOMS

  4. Breitengradabh. Strahlg. Mittel von 1979-1992 (berechnet aus O3- Satellitendaten, ohne Wolken und Aerosol)

  5. Biolog. Wirkung

  6. Atmos.Fenster

  7. Sigma/sigma O3

  8. Sigma_O3 Libradtran.org

  9. Sigma CFCs Diss. Hubrich, Univ. Bochum 1979

  10. Sigma CH3CN, SF6 Deuteriumlampe mit MgF2-Fenster Solar blind Photomultiplier mit MgF2-Fenster Gesamter Lichtweg mit Stickstoff gespült a: Vakuum (0.2 m Seya Namioka) b: N2-gespültes Gerät c: m. SiO2-Linse+Fenster Streulicht (rechte Skala) d: Jobin-Yvon H 20 UV e: =0.5 m Czerny Turner Zetzsch, 1988

  11. Fabian-Profile

  12. CF2Cl2 C3H8 C2H4 (z) (F12) Was ist an dem Bild falsch? Vertikaltransport - Photochemie?

  13. Chapman-Profil, Gleichung, tau Quasistationarität von O und O3, S=Ox

  14. Emiss. elektron. anger. Zust.

  15. Aurora Borealis/Australis (Polarlicht) Polarlichter vom Boden und vom Satelliten >60°N oder S, aus Solar Proton Events O(1S)  O(1D) + hn (577 nm) (grün, 100 km) O(1D)  O(3P) + hn (630 nm) (rot, 200 km) O2 (b1Sg+)  O2(a1Dg) + hn (762 nm) (rot) N(2D)  N(4S) + hn (520 nm) (blaugrün, 400 km) Kernwaffen-Explosion in 400 km Höhe, USA (1962)

  16. O2 (a1Dg) Nachtleuchten

  17. O2 a Singulett Delta Tagesleuchten

  18. Energien, Schwellen O, O2

  19. Potentialkurven O2, O-Niv. Termsymbole: Elektronenspin = 1/2 Spinmultiplizität 2s+1 Bahndrehimpuls L = S l g, u (Symmetriezentrum) +, - (Spiegelebene) Intensität der Absorption unterliegt zwei Ein- schränkungen a) Franck-Condon-Prinzip (konstanter Kernabst.) b) Auswahlregeln: DS=0 DL= ±1 DL=0, ±1 S+S+ S-  S- g  u

  20. Franck-Condon Prinzip Franck-Condon-Prinzip (konstanter Kernabstand)

  21. O2-und O4-Absorptionen a O2 O2-Dimere, bzw. N2·O2 Finlayson-Pitts Pitts, S. 88

  22. O2-Abs-Banden.

  23. Schumann-Runge-Banden aufgelöst

  24. Schumann-Runge-Banden aufgelöst

  25. Harmon., anharm Oszillator klass. harmon. Oszillator: Schwingungsfrequenz we=2pn = (k/µ)1/2 G(v)=we(v+1/2) Nullpunktsenergie (v=0) Harmonischer Oszillator Parabel anharmon. Oszillator Morse-Funktion G(v)=we(v+1/2) - xewe(v+1/2)2 + yewe (v+1/2)3 +...+... Reihenentwicklung, d.h. Polynom 2.-3. Grades

  26. Rot-vib-levels J‘ B = h/8p²c I I = µr² Trägheitsmoment ist im Nenner: Hydride haben große Linienabstände • Fv(J)= BvJ(J+1) • DvJ²(J+1)² • +HvJ³(J+1)³ • +...+...+

  27. HCl-Vib-Rot-IR Rotationsniveaus sind 2J+1 fach entartet (Hönl-London-Faktoren f. elektron. Übergänge)

  28. Meinel-Banden Spektrum bricht oberhalb v = 9 plötzlich ab 9-4 ist stark, aber 10-5 fehlt Leuchten des Nachthimmels Meinel-Banden von hoch schwingungsangeregtem OH aus der Reaktion H + O3 OH# (v= 9)+ O2 (Meinel, 1950) 6 – 0, 7 – 1,..…..9 – 3 5 – 0, 6 – 1,……9 – 4 4 – 0, 5 – 1,……9 – 5 3 – 0, 4 – 1,……9 – 6 2 – 0, 3 – 1,……9 – 7 1 – 0, 2 – 0,…

  29. DOAS-Spektren Halogenoxide, DOAS

  30. V, R, T H2O

  31. Jablonski-ISC

  32. Sigma O2-Kontinua, Ly alpha

  33. Sigma O2 (lambda), abs (z) • = 1a ↓

  34. Sigma O2 O3 (lambda) ?

  35. O3-Photolysefrequ

  36. Eindring/10 (z)

  37. Barom. Höhenf.+ Lambert - Beer

  38. Z Max. Abs. (lambda) ? (Schumann-Runge, Herzberg) (Hartley Band)

  39. O-O3(z) O + O2 + M  O3 + M

  40. O1D (z) O(1D) + O3, CH4, H2O, H2,, N2O k = 2.4, 1.4, 2.2, 1.0, 0.49 (10-10 cm3s-1)

  41. CH3Cl CCl4 F12, F11

  42. ClO HCl HF

  43. ClO (z)

  44. ClOx-Kreislauf

  45. CH4(z), H2(z) Formaldehyd als Abbauprodukt von CH4 bildet H2 CH4 ist die H2O-Quelle der Stratosphäre

  46. CH2O + hv Quantum yields H2CO + hn (two pathways) H2+CO H+HCO Formaldehyd als Abbauprodukt von CH4 bildet H2 CH4 ist die H2O-Quelle der Stratosphäre

  47. CH2O + hv (z) CH2O + hn H + HCO (J1) CH2O + hn  H2 + CO (J2) (J1 + J2) t = 2 h ↓

  48. HOx-Kreislauf

  49. CH4-Abs. k (cm-1 atm-1, 273K) = 3.7x10-20cm2 h

  50. CH4-Abs., Ly-a Photolyse 1 cm-1 atm-1 (273K)=3.7x10-20cm2 J∞Ly-a=5.5x10-6s-1 (t=2d) a mo d h min

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