Marines Aerosol – kleinste Schwebeteilchen über dem Meer – können den Strahlungshaushalt der Erde direkt und indirekt durch Absorption und Reflexion einfallender Sonnenstrahlung beeinflussen. Marine Aerosolpartikel können auf verschiedenen Wegen beispielsweise durch Wechselwirkungen zwischen Ozean und Atmosphäre entstehen und sich durch ihre Umgebungsbedingungen verändern. Wichtige Prozesse bei der Bildung mariner Aerosole sind zum einen das so genannte „bubble bursting“, wobei durch platzende Luftblasen an der Meeresoberfläche Verbindungen aus dem Meerwaser direkt in die Atmosphäre eingebracht werden. Weiterhin spielen die Emission flüchtiger Verbindungen aus den Meeren bei der Aerosolbildung eine bedeutende Rolle.

Um Quellen, Transport und Bildungswege des marinen Aerosols besser zu verstehen und um die Bedeutung mariner Partikel für die globale Klimabetrachtung abzuschätzen, ist es notwendig sowohl ihre chemische Zusammensetzung als auch die mikrophysikalischen und optischen Eigenschaften zu kennen. Neben Seesalz enthalten die marinen Aerosole einen Großteil an organischen Verbindungen, die die Aerosoleigenschaften bedeutend beeinflussen. Neben den marinen Aerosolen wird auch das Meerwasser als wichtige Quelle dieser Verbindungen untersucht. Bezüglich des Meerwassers ist vor allem die chemische Zusammensetzung des Oberflächenfilms der Meere interessant – eine mikrometerdicke Schicht, die die direkte Schnittstelle zwischen Meerwasser und Atmosphäre darstellt und oftmals mit organischen Verbindungen angereichert ist.

Um den Oberflächenfilm der Meere zu beproben, wird die Glasplattentechnik eingesetzt. Dabei wird eine dünne Glasplatte vertikal ins Wasser eingetaucht und langsam herausgezogen.

Der mikrometerdicke Oberflächenfilm haftet an der Glasoberfläche und wird mit einem Teflonwischer abgestreift. Die so gesammelten Proben werden sofort tiefgekühlt und mit Kühlcontainers und Trockeneis bis in die Labore des TROPOS transportiert, wo die chemische Analyse erfolgt. Die Identifizierung und Quantifizierung speziell der klimarelevanten Organika erfolgt mittels komplexer chemischer Analysenmethoden. Gekoppelte chromatographische und massenspektrometrische Systeme kommen zum Einsatz.

Die vielfältigen Wechselwirkungen zwischen Ozean und Atmosphäre werden in verschiedenen Projekten untersucht, um Quellen, Prozesse und Bildungswege der marinen Aerosolpartikel besser zu verstehen. Dabei wird besonders die Rolle des marinen Oberflächenfilms (SML) als Schnittstelle zwischen Ozean und Atmosphäre genauer erforscht. Umfassenden Feldkampagnen finden im tropischen Atlantik, sowie in den Polarregionen statt. TROPOS ACD leitete die MarParCloud-Kampagne  an der kapverdischen Station CVAO (2017), nahm an der PASCAL/SIPCA-Kampagne (2017)  sowie an der MOSAiC-Drift-Kampagne (2019-2020) in der zentralen Arktis teil und beteiligte sich an der PI-ICE Kampagne (2019) (Link zu Forschung in Polaren Regionen) auf der westlichen antarktischen Halbinsel.

Aktuelle Publikationen seit 2019 (Lead: ACD):

• Triesch, N., van Pinxteren, M., Salter, M., Stolle, C., Pereira, R., Zieger, P., and Herrmann, H.: Sea Spray Aerosol Chamber Study on Selective Transfer and Enrichment of Free and Combined Amino Acids, ACS Earth Space Chem., 5, 1564-1574, 10.1021/acsearthspacechem.1c00080, 2021
• Zeppenfeld, S., van Pinxteren, M., van Pinxteren, D., Wex, H., Berdalet, E., Vaqué, D., Dall’Osto, M., and Herrmann, H.: Aerosol Marine Primary Carbohydrates and Atmospheric Transformation in the Western Antarctic Peninsula, ACS Earth Space Chem., 10.1021/acsearthspacechem.0c00351, 2021.
• Triesch, N., van Pinxteren, M., Frka, S., Stolle, C., Spranger, T., Hoffmann, E. H., Gong, X., Wex, H., Schulz-Bull, D., Gašparović, B., and Herrmann, H.: Concerted measurements of lipids in seawater and on submicrometer aerosol particles at the Cabo Verde islands: biogenic sources, selective transfer and high enrichments, Atmos. Chem. Phys., 21, 4267-4283, 10.5194/acp-21-4267-2021, 2021b
• Triesch, N, M van Pinxteren, A Engel, and H Herrmann. 2021. 'Concerted measurements of free amino acids at the Cape Verde Islands: High enrichments in submicron sea spray aerosol particles and cloud droplets', Atmos. Chem. Phys., 21: 163–81
• van Pinxteren, M., Fomba, K. W., Triesch, N., Stolle, C., Wurl, O., Bahlmann, E., Gong, X., Voigtländer, J., Wex, H., Robinson, T.-B., Barthel, S., Zeppenfeld, S., Hoffmann, E. H., Roveretto, M., Li, C., Grosselin, B., Daële, V., Senf, F., van Pinxteren, D., Manzi, M., Zabalegui, N., Frka, S., Gašparović, B., Pereira, R., Li, T., Wen, L., Li, J., Zhu, C., Chen, H., Chen, J., Fiedler, B., von Tümpling, W., Read, K. A., Punjabi, S., Lewis, A. C., Hopkins, J. R., Carpenter, L. J., Peeken, I., Rixen, T., Schulz-Bull, D., Monge, M. E., Mellouki, A., George, C., Stratmann, F., and Herrmann, H.: Marine organic matter in the remote environment of the Cape Verde islands – an introduction and overview to the MarParCloud campaign, Atmos. Chem. Phys., 20, 6921–6951, doi.org/10.5194/acp-20-6921-2020, 2020.
• Zeppenfeld, S., van Pinxteren, M., Engel, A., and Herrmann, H.: A protocol for quantifying mono- and polysaccharides in seawater and related saline matrices by electro-dialysis (ED) – combined with HPAEC-PAD, Ocean Sci., 16, 817–830, doi.org/10.5194/os-16-817-2020, 2020.
• van Pinxteren, M., Fomba, K., van Pinxteren, D., Triesch N., Hoffmann, E.H., Cree, C., Fitzsimons, M., von Tümpling, W., and Herrmann, H. (2019), Aliphatic amines at the Cape Verde Atmospheric Observatory: Abundance, origins and sea-air fluxes, Atmospheric Environment 203 (2019) 183–195
• Zeppenfeld, S.; van Pinxteren, M.; Hartmann, M.; Bracher, A.; Stratmann, F.; Herrmann, H. (2019): Glucose as a Potential Chemical Marker for Ice Nucleating Activity in Arctic Seawater and Melt Pond Samples. Environmental Science & Technology, 53(15), 8747-8756, https://doi.org/10.1021/acs.est.9b01469