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The impact of mixing across the polar vortex edge on Match ozone loss estimates
(2007)
- The Match method for quantification of polar chemical ozone loss is investigated mainly with respect to the impact of mixing across the vortex edge onto this estimate. We show for the winter 2002/03 that significant mixing across the vortex edge occurred and was accurately modeled by the Chemical Lagrangian Model of the Stratosphere. Observations of inert tracers and ozone in-situ from HAGAR on the Geophysica aircraft and sondes and also remote from MIPAS on ENVISAT were reproduced well. The model even reproduced a small vortex remnant that was isolated until June 2003 and was observed in-situ by a balloon-borne whole air sampler. We use this CLaMS simulation to quantify the impact of cross vortex edge mixing on the results of the Match method. It is shown that a time integration of the determined vortex average ozone loss rates as performed in Match results in larger ozone loss than the polar vortex average ozone loss in CLaMS. Also, the determination of the Match ozone loss rates can be influenced by mixing. This is especially important below 430 K, where ozone outside the vortex is lower than inside and the vortex boundary is not a strong transport barrier. This effect and further sampling effects cause an offset between vortex average ozone loss rates derived from Match and deduced from CLaMS with an even sampling for the entire vortex. Both, the time-integration of ozone loss and the determination of ozone loss rates for Match are evaluated using the winter 2002/03 CLaMS simulation. These impacts can explain the differences between CLaMS and Match column ozone loss. While the investigated effects somewhat reduce the apparent discrepancy in January ozone loss rates, a discrepancy between simulations and Match remains. However, its contribution to the accumulated ozone loss over the winter is not large.
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Contribution of mixing to the upward transport across the TTL
(2006)
- During the second part of the TROCCINOX campaign that took place in Brazil in early 2005, chemical species were measured on-board of the high altitude research aircraft Geophysica (ozone, water vapor, NO, NOy, CH4 and CO) in the altitude range up to 20 km (or up to 450 K potential temperature), i.e. spanning the TTL region roughly extending between 350 and 420 K. Analysis of transport across TTL is performed using a new version of the Chemical Lagrangian Model of the Stratosphere (CLaMS). In this new version, the stratospheric model has been extended to the earth surface. Above the tropopause, the isentropic and cross-isentropic advection in CLaMS is driven by ECMWF winds and heating/cooling rates derived from a radiation calculation. Below the tropopause the model smoothly transforms from the isentropic to hybrid-pressure coordinate and, in this way, takes into account the effect of large-scale convective transport as implemented in the ECMWF vertical wind. As with other CLaMS simulations, the irreversible transport, i.e. mixing, is controlled by the local horizontal strain and vertical shear rates. Stratospheric and tropospheric signatures in the TTL can be seen both in the observation and in the model. The composition of air above ≈350 K is mainly controlled by mixing on a time scale of weeks or even months. Based on CLaMS transport studies where mixing can be completely switched off, we deduce that vertical mixing, mainly driven by the vertical shear in the outflow regions of the large-scale convection and in the vicinity of the subtropical jets, is necessary to understand the upward transport of the tropospheric air from the main convective outflow around 350 K up to the tropical tropopause around 380 K. This mechanism is most effective if the outflow of the mesoscale convective systems interacts with the subtropical jets.
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Die offene Drogenszene in Frankfurt am Main 2004 : Bericht MoSyD Szenestudie / Johann Wolfgang Goethe-Universität, Centre for Drug Research. Im Auftr. des Drogenreferats der Stadt Frankfurt am Main
(2005)
- Der vorliegende Bericht beschreibt die Situation in der „offenen Drogenszene“ in Frankfurt am Main unter zwei Aspekten: zum einen im Hinblick auf die Veränderungen, die sich in zentralen Inhaltsbereichen wie der sozialen und gesundheitlichen Situation, dem Substanzkonsum und der Inanspruchnahme des Hilfesystems in den letzten Jahren gezeigt haben, zum zweiten im Hinblick auf die aktuelle Situation, wie sie sich in der „offenen Drogenszene“ Mitte des Jahres 2004 auf Grundlage der hier vorliegenden Daten darstellt.
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Repräsentativbefragung zum Konsum psychoaktiver Substanzen der erwachsenen Wohnbevölkerung in Frankfurt am Main
(2006)
- Im April 2004 wurde im Rahmen des DFG-Forschungsprojektes „Kokainkonsum in Frankfurt am Main“ eine Repräsentativbefragung in der erwachsenen Wohnbevölkerung in Frankfurt a.M. durchgeführt. Da neben Kokain auch andere illegale und legale Drogen Thema der Befragung waren, eröffnet dies die Möglichkeit, einen Blick auf den Konsum psychoaktiver Substanzen in Frankfurt am Main zu werfen. Insgesamt 1.011 18-59-jährige Frankfurterinnen und Frankfurter beteiligten sich an der postalischen Erhebung. Die Ergebnisse der in diesem Bericht vorgelegte Sonderauswertung können mit ähnlich konzipierten Befragungen für Hamburg und das Bundesgebiet verglichen werden. Tabak 35,9% der Befragten sind aktuelle Raucher/innen, weitere 25,4% haben früher einmal geraucht. Insgesamt 10,3% rauchen täglich mindestens 20 Zigaretten. Etwas mehr Männer als Frauen rauchen aktuell. Bei den Altersgruppen zeigt sich lediglich unter 18-24-jährigen eine Überrepräsentation der Raucher/innen. Der Anteil aktueller Raucher/innen in Frankfurt ist etwa mit denen in Hamburg und dem gesamten Bundesgebiet vergleichbar, allerdings zeigt sich insbesondere im Vergleich zu Hamburg, dass in Frankfurt die Quote starker Raucher/innen relativ gering ist. Alkohol Einen Alkoholkonsum in den letzten 24 Stunden geben 38,4% der Befragten an, darunter deutlich mehr Männer als Frauen; zudem steigt dieser Anteil mit zunehmendem Alter. Demgegenüber geben jüngere Befragte häufiger an, in den letzten 30 Tagen betrunken gewesen zu sein (Gesamt: 15,1%). Die 30-39-jährigen sind die Altersgruppe, die durchschnittlich am frühesten in einen regelmäßigen Alkoholkonsum eingestiegen ist. 10,5% der Befragten sind aufgrund der Intensität ihres Gebrauchsmusters als mindestens „riskante“ Konsumenten einzustufen. Der Alkoholkonsum in Frankfurt unterscheidet sich nur geringfügig von dem in Hamburg bzw. dem im Bundesgebiet. Medikamente 16% der Stichprobe haben in den zurückliegenden 30 Tagen mindestens einmal pro Woche Medikamente eingenommen, dabei dominieren mit 11,8% die Schmerzmittel. Ein deutlicher Schwerpunkt des Medikamentengebrauchs ist bei älteren Befragten auszumachen. Im Unterschied zu den beiden Vergleichsbefragungen konsumieren Frauen in Frankfurt nur etwas häufiger als Männer regelmäßig Medikamente. Cannabis Auch in Frankfurt stellt Cannabis die mit Abstand meistkonsumierte illegale Droge dar; 41,3% verfügen über Erfahrungen mit der Substanz, darunter mehr Männer als Frauen. Dieser geschlechtsspezifische Unterschied zeigt sich in verstärktem Maße bei der 12-Monats- (insgesamt 10,6%) und 30-Tages-Prävalenz (5,0%). Deutliche Schwerpunkte des aktuellen Konsums zeigen sich in den jüngeren Altersgruppen. Etwa der Hälfte der Befragten wurde Cannabis schon einmal angeboten, etwas weniger halten die Droge für leicht beschaffbar und 5,5% der Drogenunerfahrenen würden die Droge bei entsprechendem Angebot möglicherweise probieren. Diese Probierbereitschaft fällt im Vergleich zu Hamburg etwas niedriger aus, wogegen die Beschaffbarkeit in Frankfurt höher eingeschätzt wird. Die Cannabis-Prävalenzraten entsprechen in etwa denen von Hamburg, liegen aber deutlich über den gesamtdeutschen Prävalenzraten (Lebenszeit: Ffm 41,3%, HH 42,4%, D 24,5%). Die Werte für das Einstiegsalter liegen in Frankfurt unter den bundesweit ermittelten, aber über denen aus Hamburg. Andere illegale Drogen 14,0% der Befragten haben schon einmal mindestens eine illegale Droge außer Cannabis konsumiert; 2,2% haben eine derartige Substanz auch in den letzten 12 Monaten und 1% in den letzten 30 Tagen konsumiert. Kokain liegt hier mit einer Lebenszeitprävalenz von 7,5% an erster Stelle, gefolgt von LSD, psychoaktiven Pilzen, Ecstasy und Amphetaminen mit jeweils rund 5%. Auch hier verfügen Männer deutlich häufiger über Konsumerfahrungen als Frauen, aktueller Konsum dieser Substanzen ist unter 25-29-jährigen am stärksten verbreitet. Die Probierbereitschaft für ‚harte Drogen’ ist unter Unerfahrenen ausgesprochen gering, wogegen 11,2% der drogenerfahrenen Personen Kokain und 5,7% Ecstasy bei entsprechendem Angebot konsumieren würden. Je etwa 20% geben an, eine dieser Substanzen leicht beschaffen zu können. In Frankfurt verfügen mehr Personen als in Hamburg und im Bundesdurchschnitt über Erfahrungen mit illegalen Drogen (außer Cannabis), Frankfurt fällt aber hinsichtlich des aktuellen Konsums hinter Hamburg zurück und rangiert hier etwa gleichauf mit dem Bundesdurchschnitt. In der Hansestadt haben im Unterschied zu Frankfurt nahezu so viele Frauen wie Männer Erfahrungen mit ‚harten Drogen’, beim aktuellen Konsum übertreffen sie sogar die Werte für die männlichen Befragten, wogegen in Frankfurt und bundesweit hier die Männer deutlich überwiegen. Freizeitaktivitäten und politische Einstellung Die Befragten in der vorliegenden Stichprobe stufen sich selbst im Schnitt leicht „links“ der politischen „Mitte“ ein. Jüngere Personen weisen eine höhere Ausgehhäufigkeit auf als ältere Befragte. Eine hohe Ausgehhäufigkeit wiederum geht oftmals mit einer höheren Prävalenz des Konsums legaler und illegaler Drogen einher. Konsum psychoaktiver Substanzen unter Frankfurter Jugendlichen und Erwachsenen im Vergleich Im Hinblick auf die Verbreitung im Bekanntenkreis zeigt sich bei den legalen Drogen ein leicht, bei den illegalen ein deutlich erhöhter Wert unter den Frankfurter Schüler/innen. Besonders eindeutig fällt dieser Unterschied bei Cannabis, synthetischen Drogen und psychoaktiven Pilzen aus. Letzteres schlägt sich auch in der Rangliste der Konsumprävalenzen nieder, wo Ecstasy, Amphetamine und Pilze bei den Jugendlichen im Unterschied zu den Erwachsenen vor Kokain rangieren. Eine noch deutlichere Differenz zeigt sich bei den Schnüffelstoffen, die bei den Erwachsenen nahezu gar keine, bei den Schüler/innen hingegen eine vergleichsweise hohe Verbreitung finden. Fazit Die Einwohner/innen von Frankfurt am Main unterscheiden sich im Hinblick auf den Gebrauch legaler Drogen nur unwesentlich von der deutschen Allgemeinbevölkerung wie auch von der in Hamburg. Hinsichtlich der illegalen Drogen sind sowohl in Frankfurt als auch in Hamburg im Vergleich zum Bundesdurchschnitt bezogen auf die Lebenszeit höhere Erfahrungswerte zu beobachten. Bezüglich des aktuellen Konsums rangiert Hamburg leicht vor Frankfurt, und was den aktuellen Konsum ‚harter Drogen’ betrifft, liegt Frankfurt gleichauf mit dem Bundesdurchschnitt.
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Dirac particles in Rindler space
(1980)
- We show that a uniformly accelerated observer experiences a "thermal" flux of Dirac particles in the ordinary Minkowski vacuum.
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Simulation of denitrification and ozone loss for the Arctic winter 2002/2003
(2004)
- We present simulations with the Chemical Lagrangian Model of the Stratosphere (CLaMS) for the Arctic winter 2002/2003. We integrated a Lagrangian denitrification scheme into the three-dimensional version of CLaMS that calculates the growth and sedimentation of nitric acid trihydrate (NAT) particles along individual particle trajectories. From those, we derive the HNO3 downward flux resulting from different particle nucleation assumptions. The simulation results show a clear vertical redistribution of total inorganic nitrogen (NOy), with a maximum vortex average permanent NOy removal of over 5 ppb in late December between 500 and 550 K and a corresponding increase of NOy of over 2 ppb below about 450 K. The simulated vertical redistribution of NOy is compared with balloon observations by MkIV and in-situ observations from the high altitude aircraft Geophysica. Assuming a globally uniform NAT particle nucleation rate of 3.4·10−6 cm−3 h−1 in the model, the observed denitrification is well reproduced. In the investigated winter 2002/2003, the denitrification has only moderate impact (<=10%) on the simulated vortex average ozone loss of about 1.1 ppm near the 460 K level. At higher altitudes, above 600 K potential temperature, the simulations show significant ozone depletion through NOx-catalytic cycles due to the unusual early exposure of vortex air to sunlight.
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Drogentrends in Frankfurt am Main : Jahresbericht MoSyD ; im Auftrag des Drogenreferats der Stadt Frankfurt am Main
(2002)
- Ziel der hier pointiert zusammenfassenden Gesamtschau der Beobachtungen aus den unterschiedlichen Forschungsmodulen des 'Monitoringsystem Drogentrends' (MoSyD) ist es, sich abzeichnende Veränderungen (Trends) und Muster des Konsums legaler und illegaler Drogen in Frankfurt am Main herauszustellen. Die Darstellung abstrahiert weitgehend von konkreten Daten und Einzelbeobachtungen - diese finden sich ausführlich in den einzelnen Berichtsteilen dokumentiert, die jeweils mit detaillierten Zusammenfassungen enden. Eine Ausnahme bilden hier die punktuellen Vergleiche mit Beobachtungen aus Hamburg, die im Rahmen der dort erstmalig in der Intention eines Trendmonitorings durchgeführten Schülerbefragung gemacht wurden (vgl. Baumgärtner 2004, s. auch 3.2.3). Damit können die Ergebnisse unmittelbar mit aktuellen Daten aus einer in vielerlei Hinsicht vergleichbaren deutschen Großstadt verglichen werden. Zwecks weiterer Vergleichbarkeit werden die Ergebnisse der MoSyD-Schülerbefragung im Abschnitt zu Jugendlichen/ jungen Erwachsenen in Bezug zu den Ergebnissen der ersten deutschen Erhebungen im Rahmen der europäischen Schülerbefragung ESPAD (vgl. Hibel et al. 2000, Kraus et al. 2004) gesetzt.
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Envisat MIPAS measurements of CFC-11 : retrieval, validation, and climatology
(2008)
- From July 2002 to March 2004 the Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding (MIPAS) aboard the European Space Agency´s Environmental Satellite (Envisat) measured nearly continuously mid infrared limb radiance spectra. These measurements are utilised to retrieve the global distribution of the chlorofluorocarbon CFC-11 by applying a new fast forward model for Envisat MIPAS and an accompanying optimal estimation retrieval processor. A detailed analysis shows that the total retrieval errors of the individual CFC-11 volume mixing ratios are typically below 10% in the altitude range 10 to 25 km and that the systematic components dominate. Contribution of a priori information to the retrieval results are less than 5 to 10% and the vertical resolution of the observations is about 3 to 4 km in the same vertical range. The data are successfully validated by comparison with several other space experiments, an air-borne in-situ instrument, measurements from ground-based networks, and independent Envisat MIPAS analyses. The retrieval results from 425 000 Envisat MIPAS limb scans are compiled to provide a new climatological data set of CFC-11. The climatology shows significantly lower CFC-11 abundances in the lower stratosphere compared with the Reference Atmospheres for MIPAS (RAMstan V3.1) climatology. Depending on the atmospheric conditions the differences between the climatologies are up to 30 to 110 ppt (45 to 150%) at 19 to 27 km altitude. Additionally, time series of CFC-11 mean abundance and variability for five latitudinal bands are presented. The observed CFC-11 distributions can be explained by the residual mean circulation and large-scale eddy-transports in the upper troposphere and lower stratosphere. The new CFC-11 data set is well suited for further scientific studies.
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Quantification of transport across the boundary of the lower stratospheric vortex during Arctic winter 2002/2003
(2008)
- Strong perturbations of the Arctic stratosphere during the winter 2002/2003 by planetary waves led to enhanced stretching and folding of the vortex. On two occasions the vortex in the lower stratosphere split into two secondary vortices that re-merged after some days. As a result of these strong disturbances the role of transport in and out of the vortex was stronger than usual. An advection and mixing simulation with the Chemical Lagrangian Model of the Stratosphere (CLaMS) utilising a suite of inert tracers tagging the original position of the air masses has been carried out. The results show a variety of synoptic and small scale features in the vicinity of the vortex boundary, especially long filaments peeling off the vortex edge and being slowly mixed into the mid latitude environment. The vortex folding events, followed by re-merging of different parts of the vortex led to strong filamentation of the vortex interior. During January, February, and March 2003 flights of the Russian high-altitude aircraft Geophysica were performed in order to probe the vortex, filaments and in one case the merging zone between the secondary vortices. Comparisons between CLaMS results and observations obtained from the Geophysica flights show in general good agreement. Several areas affected by both transport and strong mixing could be identified, allowing explanation of many of the structures observed during the flights. Furthermore, the CLaMS simulations allow for a quantification of the air mass exchange between mid latitudes and the vortex interior. The simulation suggests that after the formation of the vortex was completed, its interior remaind relatively undisturbed. Only during the two re-merging events were substantial amounts of extra-vortex air transported into the polar vortex. When in March the vortex starts weakening additional influence from lower latitudes becomes apparent in the model results. In the lower stratosphere export of vortex air leads only to a fraction of about 5% polar air in mid latitudes by the end of March. An upper limit for the contribution of ozone depleted vortex air on mid-latitude ozone loss is derived, indicating that the maximum final impact of dilution is on the order of 50%.
