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The role of positive cluster ions during new particle formation events in the CERN CLOUD chamber simulating Asian tropopause conditions
Aenne Jacobshagen
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physics
Betreuer*in
Paul Winkler
DOI
10.25365/thesis.80879
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-25744.00273.173179-2
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Das Klima der Erde wird von vielen verschiedenen Faktoren beeinflusst. Aerosole sind eine wichtige Komponente in diesem System. Sie können Strahlung auf dem Weg durch die Atmosphäre absorbieren und streuen, sowie Wolkenbildung initiieren. Diese Prozesse haben einen direkten Einfluss auf die globale Durchschnittstemperatur an der Erdoberfläche. Trotz ihres hohen Stellenwerts, gibt es zum Einfluss der Aerosole auf das Klima noch viele offene Fragen. Eine Art wie Aerosole in die Atmophäre gelangen, ist über die Partikelneubildung. Dieser Prozess beschreibt das Entstehen neuer Partikel durch das Zusammenkommen von Spurengasen (Nukleation). Schätzungen zufolge entstehen ungefähr die Hälfte der Partikel der Atmosphäre durch diese Prozesse, was ihre erhebliche Relevanz unterstreicht. Zwar ist schon für einige Spurengase bekannt, dass sie eine signifikante Rolle für die Partikelneubildung spielen, jedoch ist bei vielen anderen Spezies die Frage noch offen, wie sie in diese Prozesse involviert sind. Diese Arbeit widmet sich den Prozessen der Partikelneubildung von Schwefelsäure, Ammoniak und Glyoxal. Diese Komponenten spiegeln die Gegebenheiten in der Aerosolschicht der asiatischen Tropopause (ATAL) wieder, in der vermehrte Partikelkonzentrationen in den höheren Lagen zu beobachten sind. Ein solches System konnte in der CLOUD Kammer am CERN nachgestellt und untersucht werden. Die Partikelneubildung mittels positiver Ionen wurde anhand eines Atmospheric Pressure interface Time of Flight Mass Spectrometers (APi-ToF MS) unter verschiedenen Gesichtspunkten analysiert. Es konnte herausgefunden werden, dass Glyoxal das Wachstum positiver Nukleationskerne hemmt. Jedoch werden mehr Partikel gebildet im Vergleich zu einem ebensolchen System ohne Glyoxal, was auf einen Anstieg der Produktion durch einen anderen, noch nicht identifizierten Prozess hinweist.
Abstract
(Englisch)
Earth's climate is influenced by many different factors, aerosols being one of them. They can absorb and scatter radiation which passes through the atmosphere and initiate cloud formation. Both of these processes have direct influence on the global mean surface temperature. Despite the critical role they are playing, many questions regarding their climate impact remain. Aerosol particles can enter the atmosphere in various ways. One of them is new particle formation. This process describes the production of particles by nucleation of trace gases. Models suggest, that about half of the atmospheric particles arise by new particle formation, which demonstrates the significance of the process. Some trace gases are known to play a critical role in new particle formation, but for many other species the question of their involvement remains uncertain. This thesis investigates new particle formation involving sulfuric acid, ammonia, and glyoxal. These trace gases reflect the system which is found in the Asian Tropopause Aerosol Layer (ATAL). The ATAL has enhanced particle concentrations for its altitude, due to the deep convective uplifting of the Asian summer monsoon and can be recreated and studied in the CERN CLOUD chamber. The new particle formation processes have been investigated under various aspects with an Atmospheric Pressure interface Time of Flight Mass Spectrometer (APi-ToF MS). The study discovered that glyoxal suppresses nucleation induced through positive ions. Still, enhanced particle concentrations were found compared to a system without glyoxal, indicating an increased formation rate by other nucleation mechanisms.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Partikelneubildung Aerosole Wolken
Schlagwörter
(Englisch)
New Particle Formation Aerosols Clouds
Autor*innen
Aenne Jacobshagen
Haupttitel (Englisch)
The role of positive cluster ions during new particle formation events in the CERN CLOUD chamber simulating Asian tropopause conditions
Paralleltitel (Deutsch)
Die Rolle von positiven Cluster-Ionen während Partikelneubildungs-Ereignissen in der CERN CLOUD Kammer bei Simulierung der asiatischen Tropopause
Publikationsjahr
2026
Umfangsangabe
84 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Paul Winkler
Klassifikation
33 Physik > 33.05 Experimentalphysik
AC Nummer
AC17832371
Utheses ID
80185
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |