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Thomas Wetter

• Das 1913 auf dem Gipfel des Kleinen Feldbergs gegründete Taunus-Observatorium (T.O.) ist eine Einrichtung der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main. Es dient dem Institut für Meteorologie und Geophysik als Forschungsstätte für kontinuierliche Messungen und als Standort für Meßkampagnen in Zusammenarbeit mit anderen Instituten, wie z. B. beim The Kleiner Feldberg Cloud Experiment 1990 [Fuzzi, 1995]. Darüber hinaus wird das Observatorium mit seinen Einrichtungen immer wieder für Messungen im Rahmen von Diplom- und Doktorarbeiten genutzt. Primäres Ziel dieser Diplomarbeit war eine Charakterisierung der zeitlichen Variabilität der luftchemischen Bedingungen am Taunus-Observatorium in Abhängigkeit von Wetter und Witterung. In der Zeit vom 13. Dezember 1996 bis zum 26. März 1997 wurden am Taunus- Observatorium auf dem Kleinen Feldberg mit Hilfe eines gaschromatographischen Analyseverfahrens die Spurengase Kohlenmonoxid und molekularer Wasserstoff gemessen, um die zeitliche Variabilität der luftchemischen Bedingungen am Taunus-Observatorium in Abhängigkeit von Wetter und Witterung zu untersuchen. Bei der Meßreihe am Taunus-Observatorium zeigte sich, daß die zeitlichen Variationen der langlebigen Spurengase CO und H2 über Tage und Wochen maßgeblich durch den Ferntransport von Luftmassen und die jeweilige Großwetterlage bestimmt werden. Mit Hilfe von Trajektorienanalysen konnte gezeigt werden, daß die Messungen stark von Herkunft und Zugweg der jeweiligen Luftmassen abhängen. Deutliche Änderungen der mittleren CO- und H2-Mischungsverhältnisse wurden bei Luftmassenänderungen beobachtet, wie z. B. eine markante Abnahme von Kohlenmonoxid und molekularem Wasserstoff nach dem Durchgang von Kalt- oder Warmfronten. Extreme Unterschiede der gemessenen Spurengaskonzentrationen konnten auch bei verschiedenen winterlichen Inversionswetterlagen registriert werden. Befand sich das Taunus-Observatorium unterhalb einer Temperaturinversion in der bodennahen Grenzschicht, wurden ungewöhnlich hohe CO- und H2-Mischungsverhältnisse gemessen; war der Kleine Feldberg dagegen über der Inversion innerhalb der freien Atmosphäre, wurden wiederholtdie atmosphärischen Hintergrundkonzentrationen von Kohlenmonoxid und molekularem Wasserstoff beobachtet. Auch durch lokale und regionale Effekte konnten in Abhängigkeit von der lokalen Windrichtung starke zeitliche Variationen der luftchemischen Bedingungen beobachtet werden. Durch die Orographie bedingt Verursachen kleine Änderungen der lokalen Windrichtung drastische Veränderungen in den gemessenen Spurengaskonzentrationen. So trennt z. B. der Taunuskamm die durch regionale Quellen im Großraum Frankfurt belastete Luft im Vordertaunus von der weniger verschmutzter Luft im ländlichen Hintertaunus. Darüber hinaus kann durch die Kanalisierung des Windes in verschiedenen Tälern oder an den Flanken des Taunuskammskontaminierte Luft aus den Niederungen herangeführt werden. Die hohe Variabilität der gemessenen Mischungsverhältnisse in Abhängigkeit von Meteorologie und Orographie dominiert den Tagesverlauf der CO- und H2-Messungen. Daher war eine Untersuchung von anthropogenen Tages- und Wochengängen oder sogar jahreszeitlicher Variationen der langlebigen Spurengase CO und H2 am Taunus-Observatorium nicht möglich. Zusätzlich zu den Messungen am Taunus-Observatorium wurde mit der in dieser Arbeit vorbereiteten Analytik das Mischungsverhältnis von molekularem Wasserstoff in stratosphärischen Luftproben von drei verschiedenen Ballonflügen gemessen, entsprechende H2-Vertikalprofile erstellt und die Ergebnisse der Messungen mit Modellrechnungen verglichen.