Untersuchungen zu optischen Eigenschaften atmosphärischer Aerosolpartikel

Anhand von Aerosolen, die während des Lindenberg Aerosol Charakterisierungs Experiment 1998 (LACE 98) gesammelt wurden, wurden der Einfluss und die Bedeutung der Partikelmorphologie, -zusammensetzung und der internen Struktur gemischter Partikel auf die Lichtstreuung und Absorption untersucht. Das Augenmerk lag dabei auf gemischten Partikeln bestehend aus den Komponenten Ruß und Ammoniumsulfat. Die Aerosolpartikel wurden mittels der Einzelpartikelanalyse mit der Hochauflösenden Rasterelektronenmikroskopie und der Transmissionselektronenmikroskopie untersucht. Die Berechnungen der optischen Eigenschaften dieser Partikel wurden mit dem Fortran-Programm DDSCAT durchgeführt. Die wichtigsten Parameter für die optischen Eigenschaften der gemischten Ruß/Sulfat-Partikel sind der Volumenanteil und der Brechungsindex der absorbierenden Ruß-Komponente. Die tatsächliche Anordnung der Rußeinschlüsse und die Partikelmorphologie sind hingegen von untergeordneter Bedeutung. Neben den Eigenschaften eines einzelnen Partikels wurden auch die optischen Eigenschaften für ein gesamtes Aerosol berechnet. Dazu wurden die Partikelzusammensetzung und die Anzahl-Größenverteilung von Aerosolen -gesammelt während des LACE 98-Feldexperiments- verwendet. Den größten Einfluss auf die optischen Aerosoleigenschaften, d.h. die Einfachstreualbedo, haben die Anzahl-Größenverteilung und der interne bzw. externe Mischungszustand und der Rußanteil der gemischten Ruß/Sulfat-Partikel.

We used the aerosol particles sampled during the Lindenberg Aerosol Characterization Experiment 1998 (LACE 98) to study the influence and importance of particle morphology, composition, and internal structure of mixed particles on light scattering and absorption. The focus lay on particles with mixed composition, i.e., of soot and ammonium sulfate as components. The single particle analysis of the aerosol particles was performed with an high resolution scanning electron microscope and a transmission electron microscope. The calculations of scattering and absorption of light by these particles were done with the Fortran code DDSCAT. The most important particle properties for the optical parameters of mixed soot-sulfate particles are the volume content of the absorbing soot component and the refractive index, i.e., the imaginary part of the soot inclusions. The internal arrangement of the inclusions and the morphology of the particles are of minor importance. With the particle compositions and size distributions from aerosols collected during the LACE 98 field campaign, the influence of the mixed soot/sulfate particles on the optical properties of these aerosols were studied. The size distribution, the internal or external mixing state of the particles and the soot content in the mixed soot/ sulfate particles have the strongest influence on the aerosol optical properties.