Die CIRRUS-HL Mission ist ein gemeinsames Forschungsprojekt von deutschen Forschungszentren und Universitäten im Rahmen HALO Schwerpunktprogramms (SPP-1294) der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mithilfe des Forschungsflugzeug HALO. Ein Hauptziel der flugzeuggestützten Mission ist es neue Einsichten in die Bildung, die Eigenschaften und den klimatischen Einfluss von Eiswolken in hohen Breiten zu gewinnen, in der Region der Welt mit dem stärksten anthropogenen Anstieg der Oberflächentemperatur. Ein zweiter Schwerpunkt ist die Untersuchung von Effekten des Flugverkehrs auf Zirren, der auch in Flügen über Zentraleuropa und über dem nordatlantischen Flugkorridor durchgeführt wurden. Die HALO Wolkenmission (22 Forschungsflüge) fand im Juni und Juli 2021 statt, in der in-situ und Fernerkundung Instrumentierung kombiniert wurde, mit state-of-the-art Wolkenproben und neuer Eisresiduen-, Aerosolpartikel-, Spurengas- und Strahlungs-Messgeräten. Mehr Details zu den wissenschaftlichen Fragestellungen, Forschungszielen, Instrumentierung, Flugstrategien und Teilnehmern ist auf der CIRRUS-HL Webseite verfügbar.

Der HALO-CVI (HALO-Counterflow Virtual Impactor) Wolkeneinlass des TROPOS wurde als ein Schlüsselinstrument bei CIRRUS-HL betrieben. Dieser spezielle Einlass sammelt innerhalb von Wolken flüssige Tropfen und/oder Eispartikel und stellt deren Residuen (CDR: cloud dropelt residuals; IPR: ice particle residuals) zur Partikelanalyse zur Verfügung. Mehr Einzelheiten über die Funktionsweise des CVI Prinzips sind hier zu finden (Virtueller Gegenstrom-Impaktor).

Mit dem eigenen Messinstrumentarium hinter dem HALO-CVI Einlass wurden für verschiedene Wolkentypen die Größenverteilung und der Absorptionskoeffizient (als Maß für schwarzen Kohlenstoff, Black Carbon, BC) von Wolkenpartikelresiduen ermittelt. Offensichtlich wird die höchste Konzentration aufgrund der Anwesenheit von Tropfen in tiefen Wolken gefunden, aber danach wurden in den verschiedenen Eiswolkentypen die meisten IPR in Kondensstreifen beobachtet. Nach einer Normierung der Größenverteilungen durch die jeweilige Residuenanzahlkonzentration sehen alle IPR Größenverteilungen bis zu einer Partikelgröße von 300 nm sehr ähnlich aus. Es existieren aber Unterschiede ab 600 nm (interessanterweise keine IPR in den Kondensstreifen ab diesem Partikeldurchmesser), was auf eine unterschiedliche Natur der IPR in diesem Größenbereich hindeutet. Wenn man sich die Menge an BC (repräsentiert durch den Absorptionskoeffizienten) in den IPR anschaut, wurden die höchsten Werte wiederum in den Kondensstreifen gemessen. Wenn man allerdings den Absorptionskoeffizienten auf die IPR Anzahl normiert, dann sind die Werte immer noch leicht höher als für liquid origin Zirren, aber geringer als für in-situ Zirren. Dieses Ergebnis bezieht sich allerdings auf die BC Masse, d.h. zum einen kann in den Kondensstreifen die BC Anzahlkonzentration durch kleine, frisch emitierte Russpartikel aus Flugzeugemissionen höher sein und zum anderen scheinen gealterte BC Partikel aus dem Flugverkehr bei der Bildung von insbesondere in-situ Zirren eine größere Rolle zu spielen.