Abschlussbericht des Graduiertenkollegs (pdf) - Zentrum für ...

are finally removed to the surface. Their mass transfer is part of a geochemical cycle. One of the most
important parameters of the aerosol is the size distribution. Atmospheric aerosols are described with size
distribution models: marine, stratospheric, desert, remote continental etc. The least investigated one is the
remote continental aerosol. The purpose of this study was to measure and document the size distribution
and nature of the remote continental aerosol.
Measurments were carried out in summer of 1990, 1991 and 1992. Siberia is part of the large continent
Asia, where different locations were used for the measurments: two near Lake Baikal and another near the
city of Novosibirsk.
Size distributions were obtained using screen diffusion battery and impactor techniques in the size range
from few nm to about 100 µm. The mean total aerosol number concentration was about 10 4 cm −3 . The
aerosol number size distribution may be approximated with the sum of three lognormal functions.
The possibility of using the screen diffusion battery (SDB) was carefully studied. Different algorithms of
the SDB data inversion were tested. It was found that one set of SDB measurments can provide only a
maximum of 6 independent informations.
The behaviour of the total aerosol number concentration and aerosol size distributions may be explained
using the major path of condensation nuclei formation (gas-to-particle conversion) and the major path of
removal (coagulation). A simple kinetic model developed explains the typical evolution of aerosol number
concentrations during a day.
The number size distribution of recent measurments of remote continental, polar and urban cendensation
nuclei were compared to previously published measurments. All distributions are two-modal. The parameters
of the distributions are in rather good agreement with each other. The size distributions differ from
each other only in the number concentrations of the modes. This is taken as an indication, that the physical
processes responsible for aerosol formation and removal are similar in the rather vast areas of Siberia.
6.1.4 Holografie von Wolkenvolumina sowie deren automatisierte Auswertung
Bearbeiterin: Dipl.-Phys. Eva-Maria Uhlig
Hauptbetreuer: Univ.-Prof. Dr. R. Jaenicke
Mit der Holographieanlage HODAR wurden in-situ Messungen (Einfach- und Doppelpulshologramme) in
aufliegenden Wolken auf dem Kleinen Feldberg im Taunus zur Untersuchung der Wolkenmikrostruktur
durchgeführt. Für die Quantifizierung der räumlichen Tropfenanordnung wurden die Abstands- und Konzentrationshäufigkeitsverteilungen
aufgestellt. Aus ihrem Vergleich mit der Poissonstatistik, die eine adäquate
Beschreibung der zufallsverteilten Tropfenanordnung liefert, wird die räumliche Homogenität beurteilt. Aus
den Anzahlgrößenverteilungen der Wolkentropfen konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen stratiformen
und konvektiven Wolken aufgezeigt werden.
Die Abstandsverteilungen der ersten nächsten Nachbarn der Wolkentropfen weichen in allen Hologrammen
von der Poissonstatistik ab. Der Anteil kleiner Tropfenabstände ist wesentlich höher als in einem zufallsverteilten
Tropfenkollektiv. Die Konzentrationshäufigkeitsverteilungen zeigen bei einer Unterteilung in kleine
Volumenelemente (Kantenlänge < 2000 µm) nur geringe Abweichungen zur Poissonstatistik, dagegen ist
bei großen Volumenelementen die Abweichung tendenziell steigend. Die Ergebnisse beschränken sich auf
den mikroskaligen Bereich und zeigen, daß die Poissonstatistik dort die räumliche Tropfenanordnung nicht
korrekt beschreibt.
Aus den Doppelpulshologrammen wurden zusätzlich die Bewegungsgeschwindigkeiten und -richtungen der
Tropfen ermittelt. Aufgrund fehlender Turbulenzeigenschaften, die ein Hologramm als Momentaufnahme
nicht erfassen kann, visualisieren die holographischen Aufnahmen nur die momentanen Bewegungseigenschaften
der Tropfen. Sie geben kein vollständiges Bild der Tropfenbewegungen in der Strömung der
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