LACIS-T

Der "turbulente Leipzig Aerosol Cloud Interaction Simulator", kurz LACIS-T, ist ein Multifunktionsgerät zur Untersuchung atmosphärenrelevanter Wechselwirkungen zwischen Aerosolpartikeln und Wolkentropfen/Eiskristallen unter wohldefinierten, turbulenten Laborbedingungen. Die Forschungsarbeiten an LACIS-T zielen auf die Erlangung von grundlegendem Prozessverständnis und sind als komplementär zu Feldmessungen anzusehen.

Der turbulente, Feuchtluft-Windkanal LACIS-T im Wolkenlabor the TROPOS, schematische Skizze des Windkanals: © Schulz und Schulz Architekten GmbH; Ingenieurbüro Mathias Lippold, VDI; TROPOS.

Messsektion von LACIS-T.

LACIS-T selbst ist ein geschlossener turbulenter Feuchtluft-Windkanal (Göttingen Typ), in dem die Luft kontinuierlich mit einem Volumenstrom von bis zu 10000 l/min zirkuliert. Die eigentliche Messstrecke des Kanals hat eine Länge von 2 m, eine Breite von 80 cm und eine Tiefe von 20 cm. Die Wolkenbildung erfolgt über turbulente Mischung dreier konditionierter Ströme (d.h. zwei partikelfreie Luftströme und ein Aerosolstrom) und wird am Eintritt in die Messstrecke initiiert. Die zur Mischung der Ströme notwendige Turbulenz wird über zwei passive, planare Gitter in den Luftströmen (je ca. 5.000 l/min) erzeugt. Die zur Zeit verwendete Maschenweite der Gitter beträgt 19 mm, die Kantenlänge der Streben 5 mm. Dadurch werden ca. 30% des Flusses gestaut. Die Luftströme werden über Nafion-Befeuchter definiert befeuchtet (-40°C < Td < 25°C, Td: Taupunkttemperatur)) und über zwei separate Wärmetauscher temperiert (-40°C < T < 25°C). In der Messstrecke werden beide partikelfreien Luftströme turbulent vermischt, so dass die Strömung gegenüber flüssigem Wasser und/oder Eis lokal übersättigt wird. In der Mischzone werden Aerosolpartikel bekannter Größe, chemischer Zusammensetzung und Anzahl zwischen die beiden Luftströme eingeleitet. In der Messstrecke erfolgt die Charakterisierung der jeweiligen fluid- und thermodynamischen Zustände, sowie der mikrophysikalischen Eigenschaften der gebildeten Wolke (Tropfengröße, Tropfenanzahl, usw.). Nach dem Passieren der Messstrecke erfolgt die Trocknung des gesamten Stromes, der dann wieder in zwei Ströme aufgespalten wird, welche durch Gebläse angetrieben und durch Filter gereinigt werden, bevor wiederum die Befeuchtung erfolgt. Mit LACIS-T ist es möglich den Einfluss von Temperatur- und Wasserdampfschwankungen und damit Sättigungsschwankungen auf die Wolkentropfenaktivierung und heterogene Eisbildung mit bekannten Anfangs- und Randbedingungen zu untersuchen.

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