Direktoren

Bild: Carsten Costard

Atmosphärenchemie

Abteilung Prof. Dr. Jos Lelieveld

Unsere Forschung fokussiert sich auf Photooxidationsmechanismen, die zentral für die Selbstreinigung der Atmosphäre sind. Wir entwickeln hochempfindliche Instrumente, um Spurengase einschließlich reaktiver Radikale, die in geringen Mengen vorkommen, zu messen und photochemische Reaktionsketten zu bestimmen. Spezialisiert sind wir auf den Bau von Messinstrumenten für die Anwendung in Flugzeugen. Wir verwenden unter anderem laseroptische, massenspektrometrische und gaschromatographische Analysen, um die Hauptabbauprodukte von Kohlenwasserstoffen zu bestimmen. Unsere Untersuchungen umfassen Laborstudien, Feldmessungen an Bord von Flugzeugen und Schiffen sowie Satelliten-Daten. Wir entwickeln ebenfalls Computer-Modelle, um die Wechselwirkung von chemischen und meteorologischen Prozessen zu simulieren, und untersuchen den Einfluss von Änderungen in der Atmosphärenzusammensetzung auf das Klima.

Bild: Carsten Costard

Klimageochemie

Abteilung Prof. (ETHZ) Dr. Gerald H. Haug

Die Abteilung befasst sich mit den Prozessen und Interaktionen des Klima-, Ozean-, und Atmosphärensystems von geologischen bis hin zu jährlichen Zeitskalen. Das Klimasystem ist charakterisiert durch zahlreiche Rückkopplungsprozesse und Schwellenwerte. Zu diesen internen Rückkopplungen gehören Änderungen in den Wechselwirkungen zwischen Ozean und Atmosphäre, der Wärmetransport des Ozeans, das ozeanische Nährstoffreservoir und die biologische Produktivität, die große Auswirkungen auf die atmosphärische Treibhausgaskonzentration hat. Von besonderem Interesse ist das Känozoikum, also die letzten 65 Millionen Jahre, einschließlich der Pliozänen Warmzeit vor rund drei Millionen Jahren. Letztere ist das jüngste Erdzeitalter, in dem der CO2-Gehalt der Atmosphäre 400 ppm (Teilchen pro einer Million Teilchen) betrug – der gleiche Wert, der heute aufgrund von menschgemachten CO2-Emissionen vorliegt.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf den biogeochemischen Prozessen in den Polarmeeren und ihre Rolle bei der Regulierung der atmosphärischen CO2-Konzentration zwischen Eiszeiten und wärmeren Zeitperioden. Um die Mechanismen und Ursachen für einschneidende Veränderungen der Umweltbedingen der Erde ermitteln zu können, verwendet die Abteilung verschiedene geochemische Methoden. Die analytische Palette reicht von leichten stabilen Isotopenmessungen an Foraminiferen (einzellige Kleinstlebewesen) bis zur Isotopenanalyse von Biomarkern und Spurenmetallen. Des Weiteren kommen hochauflösende zerstörungsfreie Analysetechniken, wie beispielsweise das XRF-Scannen, zum Einsatz. Die Abteilung Klimageochemie untersucht verschiedenste geologische Archive wie Sedimente aus dem offenen Ozean, isolierten Meeresbecken, Süßwasserseen und Tropfsteine.

Bild: Carsten Costard

Multiphasenchemie

Abteilung Prof. Dr. Ulrich Pöschl

Die Multiphasenchemie beschäftigt sich mit chemischen Reaktionen, Transportvorgängen und Umwandlungen zwischen Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen. Die Prozesse sind bedeutsam für die Erdsystem- und Klimaforschung ebenso wie für die Lebens- und Gesundheitswissenschaften.

In der Erdsystem- und Klimaforschung liegen die Schwerpunkte unserer Abteilung in der Untersuchung von biologischen und organischen Aerosolen, Aerosol-Wolkenwechselwirkungen und Atmosphären- Oberflächen-Austauschprozessen. Im Bereich der Lebens- und Gesundheitswissenschaften beschäftigen wir uns damit, wie sich Protein-Makromoleküle durch Luftschadstoffe verändern und wie sich das auf allergische Reaktionen und Erkrankungen auswirkt. Wir untersuchen den Ablauf von Multiphasenprozessen auf molekularer Ebene und ihre Auswirkungen auf der makroskopischen und globalen Skala. Die Herausforderung liegt dabei in der Überbrückung verschiedener räumlicher und zeitlicher Größenordnungen: von Zehntel Nanometern bis zu Tausenden Kilometern und von Nanosekunden bis zu Jahren.

Prof. Dr. Stephan Borrmann. Bild: Carsten Costard

Partikelchemie

Abteilung Prof. Dr. Stephan Borrmann

Die Abteilung Partikelchemie ist eine gemeinsame Einrichtung des Max-Planck-Instituts für Chemie und des Instituts für Physik der Atmosphäre der Johannes-Gutenberg Universität Mainz. Wir untersuchen die physikalischen Eigenschaften und die chemische Zusammensetzung von atmosphärischen Aerosol- und Wolkenpartikeln. Hierzu führen wir zum Beispiel Laborexperimente in einem vertikalen Windkanal durch und messen auf Boden- und Bergstationen und auf mobilen Messträgern insbesondere auf Flugzeugen. Weiterhin entwickeln wir Methoden, Aerosole durch Massenspektrometrie zu bestimmen. Mithilfe von Isotopenmessungen analysieren wir extraterrestrische Partikel wie beispielsweise präsolare Staubkörner aus Meteoriten und von Kometen.

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