ALICE: Antarktisches luftgestütztes Probenahmesystem zur Bestimmung von Methan-Isotopen und Charakterisierung von meteorologischen Parametern

• Antragstellerin: Professorin Dr. Astrid Lampert
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 275016472

Die Ziele des Projekts ALICE sind - die Ausrüstung eines Quadrocopters mit meteorologischer Sensorik sowie mit einem Luftprobenahme-System- der Einsatz des Geräts über küstennahem Meereis und offenem Wasser der Antarktis im Winter- die Untersuchung der kleinskaligen Struktur und Variabilität der atmosphärischen Grenzschicht sowie die Herkunft von antarktischem Methan über eine Analyse der Luftproben auf Methan-Isotopie.Im ersten Projektjahr soll dafür ein bereits entwickeltes Konzept von einem Quadrocopter mit entsprechender Nutzlast umgesetzt werden, mit dem die Parameter Temperatur und Feuchte sowie die Oberflächentemperatur gemessen werden können, und Luftproben in Glasgefäßen gesammelt werden. Die einzelnen Komponenten sowie das Gesamtsystem werden getestet und qualifiziert für den Einsatz in der winterlichen Antarktis. Die Handhabung der Luftproben vom Evakuieren der Glasgefäße bis zur Analyse am Massenspektrometer wird überprüft und trainiert. Ein typischer Einsatz beinhaltet den Aufstieg auf 1000 m Höhe. Die Echtzeit-Datenübertragung auf den Laptop ermöglicht es, die Grenzschichthöhe zu identifizieren und die Höhen für die Luftprobenahme während des Abstiegs zu definieren.Im zweiten Projektjahr sollen im Winterhalbjahr (April bis September) Messungen und Luftbeprobung der atmosphärischen Grenzschicht mit regelmäßigen Aufstiegen von einer küstennahen Station der Antarktis durchgeführt werden, zu einer Zeit, in der laut Satellitenbildern regelmäßig eine hohe Konzentration von Methan über dem Südpolarmeer zu erwarten ist. In Frage kommen dafür die chilenische Station Base Presidente Eduardo Frei Montalva, die japanische Syowa-Station oder die britische Halley-Station. Gleichzeitig zu den eigenen Messungen werden von den internationalen Kooperationspartnern der Methangehalt im Ozean und Meereis gemessen, sowie Proben zur Isotopenanalyse genommen. Die Daten werden eingebettet in die lokalen meteorologischen Messungen, insbesondere die Radiosondenaufstiege. Im dritten Projektjahr wird der meteorologische Datensatz ausgewertet. Die interdisziplinäre Datenauswertung trägt zum Verständnis der Wechselwirkung von Ozean, Meereis und Atmosphäre bei, sowie insbesondere zum Methan-Zyklus in den Polargebieten. Die hochaufgelösten Profile liefern Informationen über die atmosphärische Stabilität unter verschiedenen synoptischen Bedingungen und in Abhängigkeit von der Eisbedeckung. Die Daten werden zur Überprüfung eines atmosphärischen Modells benutzt, welches die kleinräumigen Prozesse im Bereich einer Küstenpolynya untersucht. Die Diskussion der Daten erfolgt in enger Zusammenarbeit mit den Kooperationspartnern in einem interdisziplinären Ansatz, um die eigenen atmosphärischen Beobachtungen mit dem biogeochemischen Zyklus von Methan in Verbindung zu bringen, und um den Ursprung von Methan und Transportprozesse in die Atmosphäre zu verstehen. Die Grenzschichthöhen werden zur Validierung der Methan-Konzentration aus Satellitendaten verwendet.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1158: Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten
• Internationaler Bezug: Chile, USA
• Mitverantwortlich(e): Dr. Ellen Damm
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Laura Farias; Ira Leifer, Ph.D.; Dr. Christof Lüpkes; Dr. Roberto Rondanelli; Dr. Leonid Yurganov