Mechanisms of air-sea gas-transfer: laboratory experiments and modeling

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Der Austausch von Gasen zwischen Atmosphäre und Ozean ist trotz seiner Bedeutung für das globale Klima und globale Stoffbilanzen und trotz intensiver Forschung bis heute nicht ausreichend genug verstanden. Es ist das Ziel dieses Projetes, durch Laborexperimente die Mechanismen des Gasaustausches aufzuklären und die bisher semi-empirische Parametrisierung und Modellierung durch eine physikalisch basierte zu ersetzen. Insbesondere soll die Abhängigkeit der Gasaustauschrate von der Schmidtzahl und dem Wellenfeld mit wesentlich höherer Genauigkeit als in bisherigen Experimenten gemessen werden. Die Messungen werden an zwei speziell für Gasaustauschmessungen gebauten Wind/Wasser-Kanälen durchgeführt, dem Heidelberger Aeolotron, einem ringförmigen Kanal mit 10 m Durchmesser und einem kleinen ringförmigen Kanal, an dem sich auch Messungen mit anderen Flüssigkeiten als Wasser durchführen lassen. Eine neue Technik zur Messung der Gasaustauschrate reduziert die Messzeit von Stunden auf Minuten und schafft damit die Voraussetzung für ein umfangreiches Messprogramm. Der kombinierte Einsatz von FTIR-Spektrometrie, UV-Spektrometrie und Gaschromatographie ermöglicht die simultane Messung vieler Gase und volatiler Substanzen über einen weiten Schmidtzahlbereich.