Virtueller Gegenstrom-Impaktor (CVI)

CVI-Funktionsprinzip

Am TROPOS sind verschiedene Gegenstrom-Impaktoren (engl. Counterflow Virtual Impactor, CVI) zur in-situ Sammlung von Wolkentropfen und Eispartikeln und gleichzeitiger Abtrennung von nicht aktivierten Partikeln entwickelt und aufgebaut worden. Mit den verschiedenen CVI Systemen wurden wesentliche Beiträge in Forschungsvorhaben zur Analyse der Residualpartikel von Wolkentropfen und Eispartikeln in realen Wolken geleistet. Das Funktionsprinzip des CVI basiert auf der virtuellen Impaktion der Wolkenpartikel auf einen künstlich erzeugten Gegenstrom, der aus der Einlassspitze entgegen der Sammelrichtung strömt. Dadurch wird verhindert, dass die gesamte Gasphase und die kleineren interstitiellen Partikel in den CVI gelangen, während die größeren Wolkenpartikel (Tropfen, Eispartikel) aufgrund ihrer höheren Trägheit den Gegenstrom überwinden und gesammelt werden. Dabei gelangen die Wolkenpartikel in eine trockene und partikelfreie Trägerluft was zu einer kompletten Verdunstung, der Wasser- bzw. Eisphase führt. Auf diese Weise werden trockene Tropfen- oder Eispartikelresiduen freigesetzt, die als Wolkenkondensations- oder Eiskeime interpretiert und mikrophysikalisch und chemisch analysiert werden können.

  • Aufbau bodengebundener CVI für HCCT-2010 auf der Schmücke (Thüringer Wald), Quelle: Stephan Mertes/TROPOS

  • Aufbau bodengebundener CVI für PRADACS auf dem East Peak (Puerto Rico), Quelle: Stephan Mertes/TROPOS

  • Aufbau bodengebundener CVI für ACRIDICON-Zugspitze auf dem Schneefernerhaus (bayr. Alpen), Quelle: Stephan Mertes/TROPOS

  • Aufbau bodengebundener Ice-CVI für INUIT auf dem Jungfraujoch (Schweizer Alpen), Quelle: Stephan Mertes/TROPOS

  • Flugzeuggetragener CVI montiert auf HALO (HALO-CVI), Quelle: Fa. Enviscope

  • HALO Forschungsflugzeug mit montiertem HALO-CVI (zweite Reihe), Quelle: Stephan Mertes/TROPOS

  • Flugzeuggetragener CVI montiert auf der Polar 6, Quelle: Stephan Mertes/TROPOS

  • Polar 6 Forschungsflugzeug mit montiertem CVI, Quelle: Stephan Mertes/TROPOS

  • Aufbau des PCVI am Ausgang des Eiskeimzählers SPIN bei einer INUIT LAbormessung, Quelle: Udo Kästner/TROPOS

Die CVI Sammel- und Messtechnik wird sowohl bodengebunden auf Bergmessstationen als auch auf Forschungsfluzeugen eingesetzt. Um die wissenschaftliche Aussagekraft in Wolken-Feldexperimenten zu erhöhen wird neben dem CVI bei bodengebundenen Messungen ein komplementärer interstitieller Einlass zur parallelen Sammlung und Charakterisierung der nicht aktivierten Partikel und der Gasphase betrieben. Die am TROPOS vorhandenen CVI Versionen sind:

  • Flugzeuggetragener CVI für das Forschungsfluzeug HALO (HALO-CVI): durchgeführte Missionen: ML-CIRRUS, ACRIDICON; zukünftige Missionen: CIRRUS-HL
  • Flugzeuggetragener CVI für das Forschungsfluzeug Polar 6: durchgeführte Missionen: ACLOUD; zukünftige Missionen: MOSAiC airborne
  • Bodengebundener CVI für Mischphasenwolken (Ice-CVI): durchgeführte Messungen innerhalb von INUIT auf der schweizerischen Forschungsstation Jungfraujoch
  • Bodengebundener CVI für warme Wolken: durchgeführte Messungen bei HCCT-2010
  • Labor-CVI hinter einem Eiskeimzähler (P-CVI): durchgeführte Labormessungen innerhalb von INUIT

Kontakt