Aerosolpartikelmessungen mittels Passagierflugzeugen - das IAGOS-CARIBIC Projekt

Seit 1997 führt TROPOS Aerosolpartikelmessungen in der oberen Troposphäre (UT) und untersten Stratosphäre (LMS) mit Hilfe eines Passagierflugzeugs im Rahmen des CARIBIC Projekts durch (Civil Aircraft for Regular Investigation of the atmosphere Based on an Instrumentation Container, www.caribic-atmospheric.com). Ziel dieses Projektes sind nahezu globale Messungen von Spurengasen und Aerosolpartikeln in der UT/LMS (hier 8-12 km Höhe). Diese Region ist von besonderem wissenschaftlichen Interesse, weil Austauschprozesse zwischen der Stratosphäre und der Troposphäre (STE, Stratosphere-Troposphere-Exchange) eine wichtige Rolle für die Verteilung von Spurengasen und Aerosolpartikeln spielen, und damit für die Chemie, den Strahlungshaushalt, und die Dynamik der Atmosphäre. Die  CARIBIC Daten können zu einem besseren Verständnis der STE Prozesse beitragen, als Eingabe- und Validierungsdaten für Atmosphären- und Klimamodelle dienen und zur Erkennung von Langzeittrends des UT/LMS Aerosols genutzt werden.

Die CARIBIC Infrastruktur besteht aus dem CARIBIC Flugzeug, einem speziellen Lufteinlass-system und dem CARIBIC Container mit den Messinstrumente. Das CARIBIC Flugzeug ist ein Airbus A340-600 der Deutschen Lufthansa AG, Frankfurt. Der Lufteinlass, der vom TROPOS entwickelt wurde, befindet sich am unteren Flugzeugrumpf ca. 23 m hinter der Flugzeugnase. Der CARIBIC Container ist ein modifizierter Luftfrachtcontainer von 1,5 x 3,2 x 1,6 m Größe, 1.5 Tonnen Gewicht und beherbergt 17 Messinstrument. TROPOS ist für die Aerosolmessgeräte im Container verantwortlich. Einmal pro Monat wird der CARIBIC Container in den vorderen Frachtraum des A340-600 geladen und auf zwei bis vier Interkontinentalflügen geflogen. Neben der großen Raum- und Nutzlastkapazität eines Luftfrachtcontainers ist das schnelle End- und Beladen ein großer Vorteil eines solchen Systems. Dies minimiert die Störung des eigentlichen Flugzeugbetriebs und gibt den Wissenschaftlern die Möglichkeit zur Instrumentenkalibration und –wartung. Seit 2010 ist CARIBIC Teil des Projekts "In-service Aircraft for a Global Observing System" (IAGOS, www.iagos.org). IAGOS ist dabei sich zu einer Europäischen Forschungsinfrastruktur (ERI) zu wandeln, und ist auf zwei Jahrzehnte angelegt.

Das Bild unten zeigt als Beispiel die räumliche Verteilung der Anzahlkonzentration atmosphärischer Aerosolpartikel größer als 12 nm in 8-12 km Höhe für den nordhemisphärischen Sommer entlang drei verschiedener Flugrouten. Dieser Aerosoldaten sind z. B. für die Validierung globaler Aerosolmodelle sehr wichtig.