Herkunftsgebiete von Spurengasen

Obwohl der Sonnblick fernab von Emissionsquellen gelegen ist, führen Transporte aus bodennahen Luftschichten gelegentlich zu einem stark veränderten Gehalt an Spurengasen (siehe z. B. unter "Episoden"). Für die Interpretation der am Sonnblick gemessenen Spurengase ist es daher wichtig, jene Gebiete zu kennen, aus dene derartige Transporte häufig erfolgen. Umgekehrt kann dann auch aus den Messungen am Sonnblick auf Änderungen der in die Atmosphäre freigesetzten Spurengase geschlossen werden.

Die nachfolgenden Abbildungen zeigen Herkunftsgebiete stickstoffoxid-, kohlenmonoxid- und ozonreicher Luftmassen. Sie beruhen auf statistischen Auswertungen der Luftströmungen (Trajektorien), die getrennt für Luftmassen mit niedriger und hoher Spurengaskonzentration für die 4 alpinen Messstellen Hoher Sonnblick, Hohenpeißenberg und Zugspitze (Deutschland) und Jungfraujoch (Schweiz) ermittelt wurden. Aus dem Verhältnis dieser beiden Statistiken lässt sich ermitteln, um wieviel länger sich die Luft in bestimmten Regionen aufgehalten hat, wenn die Konzentration der Spurengase an den Messstellen hoch ist im Vergleich zu niedriger Konzentration. Gebiete mit großen Verweilzeiten können als Herkunftsgebiete der Spurengase interpretiert werden, weil Luft vor allem Eigenschaften aus jenen Gebieten annimmt, in denen sie sich lange aufhält. Gebiete mit langen Aufenthaltszeiten bei hoher Spurengaskonzentration an den Messstellen sind rot, solche mit kleinen Aufenthaltszeiten - also Regionen, aus denen meist Luft mit geringer Spurengaskonzentration kommt - blau eingefärbt.

Die Herkunftsgebiete von Stickstoffoxiden (NOx) sind im wesentlichen ident mit Regionen mit hohen Emissionen. Bei hoher Stickstoffoxidkonzentration an den alpinen Hochgebirgsstationen hat sich die Luft zuvor mehr als 10 mal länger im Nordwesten Europas aufgehalten als bei niedriger Stickstoffoxidkonzentration. Weitere Herkunftsgebiete hoher Stickstoffoxidkonzentraton ist das vom Osten Deutschlands, Südpolen und der nördlichen Tschechische Republik begrenzte Dreieck.

Die an Italien angrenzenden Meeresregionen, die ebenfalls als Herkunftsgebiete stickstoffoxidreicher Luftmassen erscheinen, zeichnen sich hingegen weniger durch hohe Emissionen aus. Die wesentlichen Stickstoffodidquellen Italiens befinden sich über der Poebene. In der warmen Jahreszeit ist die vertikale Durchmischung über Meeresoberflächen deutlich kleiner als über Land (das Wasser ist tagsüber kälter als Luft). Spurengase, die sich über dem Meer befinden (sei es durch direkte Emission aus dem Schiffsverkehr, sei es, dass sie zuvor vom Festland auf das Meer transportiert wurden), bleiben daher mit relativ hoher Konzentration auf ein bodennahes Luftvolumen begrenzt. Über dem Land werden sie hingenen durch die tagsüber gute vertikale Durchmischung auf ein großes Luftvolumen verteilt, wodurch ihre Konzentration dort rasch abnimmt. Die Stickstoffoxid-Transporte aus den an Italien angrenzenden Meeresflächen sind daher auf die vergleichsweise ungünstige vertikale Durchmischung der meeresoberflächennahen Luftschichten zurückzuführen.

Luftmassen mit relativ geringem Gehalt an Stickstoffoxiden kommen aus den höher gelegenen alpinen Regionen, sowie aus Südwest (blaue Einfärbung, nur teilweise auf der Abbildung).

Weite Teile des europäischen Kontinents sind Quelle kohlenmonoxidreicher Luftmassen (CO). Schwerpunkte sind Polen, die Slowakei und Südosteuropa. Luftmassen aus West sind hingegen mit relativ niedriger Kohlenmonoxidkonzentrationen an den hochalpinen Messstellen verbunden. 

Für Ozon (O3) sind während der Wintermonate keine systematischen Herkunftsgebiete ersichtlich, die Abbildung vermittelt einen eher chaotischen Eindruck. Anstelle von geografischen Regionen sind während der Wintermonate höhere Luftschichten Quelle ozonreicher Luftmassen. Die Vertikalschnitte zeigen, dass Luftmassen unterhalb einen Höhe von rund 1.000 m ozonarm sind (blaue Einfärbung). Ozonreiche Luftmassen kommen aus Höhen um rund 4.000 m oder darüber (rote Einfärbung).

Wähend der Sommermonate kommen ozonreiche Luftmassen vor allem aus kontinentalen Gebieten im Nordosten, Südosten und aus dem Mittelmeerraum. Diese Gebiete sind den Herkunftsregionen von Kohlenmonoxid und Stickstoffoxiden ähnlich. Die Vertikalschnitte zeigen, dass Luftmassen, die aus Westen kommen, unterhalb von 2.000 m Höhe zunächst ozonarm sind (westlich von 5 Grad geografischer Länge, siehe West-Ost-Höhenquerschnitt). Weiter im Osten, östlich von etwa 8 Grad geografischer Länge, sind hingenen auch bodennahe Luftmassen ozonreich. Auch Luftmassen südlich der Alpen sind in bodennahen Schichten relativ ozonreich.

Aus den Abbildungen ist das hohe Ozonbildungspotential der verunreinigten kontinentalen Luftmassen während der Sommermonate ersichtlich.