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Letzte Änderung: 08.12.2009
Das Global Atmosphere Watch (GAW) Programm der Weltorganisation für Meteorologie (World
Meteorological Organisation, UNO/WMO) dient der globalen Überwachung der
Atmosphäre. Es verfügt über ein weltweites Messnetz von Beobachtungsstationen
und über eine wissenschaftliche Infrastruktur. Ziel von GAW ist es, die
chemische Zusammensetzung der Atmosphäre, Aerosole und physikalische Parameter
langfristig auf hohem Qualitätsniveau zu messen. Die gewonnenen Daten sind für
die wissenschaftliche Gemeinschaft frei verfügbar. Sie werden unter anderem
verwendet zur Erforschung atmosphärischer Trends, für verbesserte
Prognosemodelle, zur Bodenkalibrierung von Satellitenmessungen und zur Beratung
und Bewertung bei klimapolitischen Maßnahmen (beispielsweise: Montreal Protokoll
oder Kyoto Protokoll).
Der Bundespräsident und der Bayerische Ministerpräsident besuchten am
14.4.09 die GAW-Station Zugspitze
Foto: UBA/Sohmer)
Die Karte zeigt die Lage der GAW Globalstationen. Globalstationen liegen in entlegenen Gegenden, fern von Emittenten, mit geringer Hintergrundbelastung an Luftverunreinigungen. Sie sind repräsentativ für ein möglichst großes Umfeld und weisen ein breites, langfristig angelegtes Messprogramm auf. Daneben gibt es noch etwa 400 Regionalstationen. Diese sind für ein kleineres geografisches Umfeld repräsentativ und liefern Daten für lokale und regionale Fragestellungen. Einen Überblick zum weltweiten Messnetz der GAW Stationen vermittelt das Informationssystem GAWSIS.
Das Engagement für das GAW-Programm in Deutschland besteht aus einer Kooperation des Deutschen Wetterdienstes, des Umweltbundesamtes und einer Anzahl weiterer Forschungsinstitute.
Umweltforschungsstation Schneefernerhaus (2650 m ü.d.M.) auf der Zugspitze
Meteorologisches Observatorium Hohenpeissenberg
Neumayer Station/Antarktis
Die Globalstation Zugspitze/Hohenpeissenberg besteht aus den beiden Plattformen Zugspitze und Hohenpeissenberg und wird vom deutschen Umweltbundesamt und dem Deutschen Wetterdienst betrieben. An der Plattform Zugspitze werden vom Umweltbundesamt in der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus die Treibhausgase und die chemisch reaktiven atmosphärischen Spurenstoffe gemessen. Der deutsche Wetterdienst misst vorwiegend synoptische Daten, Strahlung und Radioaktivität auf dem Zugspitzgipfel (2960 m ü.d.M.) und im Schneefernerhaus. Das vom deutschen Wetterdienst betriebene Messprogramm der Plattform Hohenpeissenberg umfasst reaktive atmosphärische Spurenstoffe, Aerosole, Ozonprofile und Niederschlag. Nähere Informationen zu den Messprogrammen sind in den entsprechenden Internetseiten dargestellt.
Die Station Zugspitze/Hohenpeißenberg liefert die Daten für Mitteleuropa. Die nächstgelegenen GAW Globalstationen befinden sich im Nordwesten an der Westküste Irlands, im Norden in Finnland am Polarkreis, im Osten in China auf dem Mount Waliguan, im Süden in der algerischen Sahara und auf Teneriffa/Kanarische Inseln sowie im Westen auf dem Jungfraujoch in der Schweiz.
Die Stationen auf dem Hohen Sonnblick in Österreich ( 3100 m ü.d.M.) und am Jungfraujoch (3580 m ü.d.M.) in der Schweiz, sowie Hohenpeissenberg und Zugspitze in Deutschland kooperieren im Rahmen des DACH-Programms zur gemeinsamen Auswertung regional und global relevanter Messreihen.
Das Messprogramm des Umweltbundesamtes an der Plattform Zugspitze umfasst Treibhausgase, chemisch reaktive Spurenstoffe und Aerosole. Eine Übersicht der einzelnen Komponenten liefert folgende Tabelle.
Treibhausgase |
Reaktive Spurengase |
Kohlendioxid (CO2) |
Ozon (O3) |
Methan (CH4) |
Stickstoffoxide (NO, NO2, NOX, NOy) |
Lachgas (N2O) |
Peroxiacetylnitrat (PAN) |
Schwefelhexafluorid (SF6) |
Kohlenmonoxid (CO) |
Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs) (in Vorbereitung) |
Flüchtige organische Kohlenstoffe (< C5 und >= C5) |
Aerosole |
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Fein- und Ultrafeinstaub, Größenspektren der Anzahlkonzentrationen von 10 bis 800 nm, PM10 Beta Absorption, PM10 Masse |
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Niederschlagschemie |
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pH-Werte, Leitfähigkeit, Sulfate, Nitrate, Chloride, Ammonium, Kalium, Natrium, Kalzium, Magnesium, Schwermetalle (in Vorbereitung) |
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Die Plattform Zugspitze befindet sich 300 m unter dem Gipfel der Zugspitze in der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus.
Die GAW Regionalstation Schauinsland liegt auf dem
gleichnamigen Berg im südlichen Schwarzwald etwa 10 Kilometer südöstlich von
Freiburg. Wegen ihrer Lage in 1205 Metern Höhe am Ostrand des
Oberrheintalgrabens befindet sich die Station häufig über der bodennahen
Mischungsschicht, wodurch sowohl weiträumig transportierte als auch lokal
beeinflusste Luftmassen erfasst werden können. Die Station fungiert als
Regionalstation für GAW. Schwerpunkt hierbei ist die Messung klimarelevanter
Gase. CO, CO2, CH4, N2O, SF6,chemisch reaktive Gase: Ozon, NOx , NO,
NO2, PAN, VOC und
Aerosole, PM10, PM2,5, Größenspektrum der Anzahlkonzentration von 10 bis 800 nm.
Die GAW Regionalstation Neuglobsow liegt im nördlichen
Brandenburg, am südöstlichen Rand der Brandenburg-Mecklenburger Seenplatte,
direkt am Südostufer des Stechlinsees. Die untersuchten Luftmassen sind typisch
für das östliche Norddeutschland. Die Station arbeitet unter anderem als
Regionalstation für GAW und misst klimarelevante Gase CO2,
CH4 und reaktive Gase Ozon, NO, NO2.
Messdaten für wissenschaftliche Untersuchungen, die die Grundlage von politischen Entscheidungen darstellen, müssen präzise sein und ein bekanntes, einheitliches und hohes Datenqualitätsniveau besitzen. Um dies zu ermöglichen, wurde innerhalb des GAW-Programms ein Qualitätssicherungssystem (Quality Assurance (QA) System) etabliert.
Wissenschaftliche Beratergruppen (Scientific Advisory Groups (SAGs)) legen die Datenqualitätsziele (data quality objectives (DQOs)) fest und entwickeln standardisierte Messverfahren (Standard Operating Procedures (SOPs)), die Richtlinien und Empfehlungen für sämtliche Fragestellungen im Bereich Qualitätssicherung beinhalten. Diese Empfehlungen werden in Form von GAW Berichten publiziert. Den Kern des QA-Systems bilden die Qualitätssicherungszentren (Quality Assurance / Science Activity Centres (QA/SACs)), die für die Einhaltung der Richtlinien an den Stationen zuständig sind. Die QA/SACs tragen die weltweite Verantwortung für die von ihnen ausgewählten Komponenten. Bisher sind QA/SACs in den Vereinigten Staaten von Amerika, Japan, der Schweiz , sowie China und Deutschland eingerichtet worden.
Das deutsche Zentrum für Qualitätssicherung und wissenschaftliche Tätigkeiten (QA/SAC Germany) besteht seit dem Jahr 2000 und wird vom Umweltbundesamt betreut. Es übernimmt die weltweite Verantwortung zur Qualitätssicherung der physikalischen Eigenschaften von Aerosolen, flüchtigen organischen Verbindungen (volatile organic compounds (VOCs)) und Lachgas (N2O)
Für jede der oben genannten Verbindungen sind Kalibrationszentren (World Calibration Centres) etabliert worden. Diese werden vom QA/SAC Germany (UBA) finanziert:
Die Teilnehmer des erweiterten QA/SAC Workshop am 16.06.2009 waren von l. n. r.:
Dr. S. Gilge (DWD), Dr. R. Steinbrecher (FZK, IMK/IFU), Dr. L. Ries (SGL GAW), T. Rehm (UFS), Dr. W. Fricke (DWD), Dr. W. Birmili (IFT), Dr. H.-E. Scheel (FZK, IMK/IFU), Dr. K. Wirtz und Dr. H. Gerwig (UBA, II4.4)
Eine Verabredung war das deutschlandweite GAW Treffen im März 2010.
Die Hauptaufgaben von QA/SAC Germany bestehen darin,
Ein wesentlicher Bestandteil von QA/SAC Germany ist das GAW-Trainings- und Ausbildungszentrum ((GAW Training and Education Centre GAWTEC)), das an der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus (UFS) betrieben wird. Seit 2001 wird es vom Umweltbundesamt und vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz gefördert. Von 2001 bis Mitte 2007 fanden 13 Lehrgänge mit rund 140 Trainees aus fünf Kontinenten statt.
Zu den weiteren deutschen Qualitätssicherungsaktivitäten im Rahmen des GAW-Programms zählen das vom Forschungszentrum Jülich betriebene Kalibrationszentrum für Ozonsonden (World Calibration Centre for Ozone Sondes), das vom deutschen Wetterdienst in Zusammenarbeit mit dem tschechischen hydrometeorologischen Institut betriebene Regional Dobson Calibration Centre.
Das Umweltbundesamt betreibt das Deutsche Zentrum für Qualitätssicherung und Ausbildung QA/SAC, sowie eine Globalstation und zwei Regionalstationen. Es fördert drei Weltkalibrationszentren für Lachgas, leichtflüchtige organische Kohlenwasserstoffe (VOC) und physikalische Aerosoleigenschaften.
Gemäß den spezifischen Datenqualitätsanforderungen müssen alle Datenverarbeitungsschritte von der Erfassung der Rohdaten in Sekundenauflösung bis hin zur Erstellung von qualitätsgesicherten halbstündigen Mittelwerten auf der Globalstation durchgeführt werden. Ein Softwaresystem zur Datenerfassung und Qualitätssicherung an GAW Stationen wurde vom UBA mit einer Förderung durch den Umweltforschungsplan des BMU aufgebaut. Um die obligate Standardisierung der Datenverarbeitung an GAW-Stationen zu unterstützen, sind Software-Komponenten kostenfrei für GAW-Stationen verfügbar.
Informationen zum Deutschen Beitrag zu GAW finden sich im GAW Report Nr. 167 (PDF / 7,2 MB).
Transport of nitrogen oxides, carbon monoxide and ozone to the Alpine Global Atmosphere Watch stations Jungfraujoch (Switzerland), Zugspitze and Hohenpeissenberg (Germany), Sonnblick (Austria) and Mt. Krvavec (Slovenia)
August Kaiser, Helfried Scheifinger, Wolfgang Spangl, Andrea Weiss, Stefan Gilge, Wolfgang Fricke, Ludwig Ries, Danijel Cemas, Brigita Jesenovec Atmospheric Environment 41 (2007) 9273–9287How to Keep the Quality Chain, Work Flow-Oriented Data Processing for Global Atmosphere Watch Measurement Stations.
L.Ries, pp. 109-112,
In: Environmental Informatics and Systems Research. Vol. 2 Workshop and application papers. Eds. Olgierd Hryniewicz, Jan Studzinski, Anna Szediw. Shaker Verlag, 2007, Aachen, 292 p.Final Report on CarboEurope ‚Cucumber‘ Intercomparison Programme
Manning A.C., Jordan A., Levin I., et. Al., 2008Atmospheric aerosol measurements in the German Ultrafine Aerosol Network (GUAN) Part 1: Soot and particle number size distributions
W. Birmili, K. Weinhold, S. Nordmann, A. Wiedensohler, G. Spindler, K. Müller, H. Herrmann, T. Gnauk, M. Pitz, J. Cyrys, H. Flentje, C. Nickel, T. A. J. Kuhlbusch, G. Löschau, D. Haase, F. Meinhardt, A. Schwerin, L. Ries, K. Wirtz, Gefahrstoffe – Reinhaltung Luft, 69(4), 2009, S. 137-145.Observation and origin of organochlorine compounds and polycyclic aromatic hydrocarbons in the free troposphere over central Europe.
Gerhard Lammel, Jana Klánová, Jiřà Kohoutek, Roman Prokeš, Ludwig Ries and Andreas Stohl, Environmental Pollution, Article in Press, 2009Feine und ultrafeine Aerosolpartikeln an der GAW-Station Schneefernerhaus/Zugspitze
Birmili, W.; Ries, L.; Sohmer, R.; Anastou, A.; Sonntag, A.; König, K.; Levin, I. , Gefahrstoffe- Reinhaltung der Luft 1-2/2009, Seite 31-35  ÂDie Daten für Treibhausgase und reaktive Gase werden an das Datenzentrum für Treibhausgase (World Data Centre for Greenhouse Gases WDCGG) in Japan übertragen. Die Aerosoldaten werden an das Weltdatenzentrum für Aerosole weitergegeben (World Data Centre for Aerosols).
Aktueller Newsletter des WDCGG (PDF / 3,20 MB) zur Entwicklung der klimarelevanten Gase.
Dr. Ludwig Ries (E-Mail), Umweltbundesamt
(GAW-Messungen an der Plattform Zugspitze, QA/SAC Germany)Dr. Holger Gerwig (E-Mail), Umweltbundesamt (QA/SAC Germany)
Dr. Wolfgang Fricke (E-Mail ), Deutscher Wetterdienst
(GAW-Messungen an der Plattform Hohenpeissenberg, GAW-Kontakt für Deutschland)Dr. Till Rehm (E-Mail), Umweltforschungsstation Schneefernerhaus
(GAW Trainings- und Ausbildungszentrum)
Forschungszentrum Jülich:
Weltkalibrationszentrum für OzonsondenAlfred-Wegener-Institut Bremerhaven:
Globalstation Neumayer/AntarktisLeibniz-Instituts für Troposphärenforschung, Leipzig:
Weltkalibrationszentrum für Aerosol PhysikForschungszentrum Karlsruhe, IMK-IFU:
Weltkalibrationszentren für VOCs und N2O
World Calibration Centre for volatile organic compounds
Wold Calibration Centre for nitrous oxide
