In situ Messungen mit HAGAR-V während der HALO-Mission WISE und Analyse von Transport in der UTLS basierend auf Tracer-Daten der Missionen POLSTRACC/GW-LCYCLE/SALSA und WISE

• Antragsteller: Professor C. Michael Volk, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316835875

Im Rahmen dieses Projekts wird vorgeschlagen i) in situ Messungen einer Vielzahl von Tracersubstanzen mit dem neuen Messgerät HAGAR-V während der HALO WISE-Mission im Sommer 2017 durchzuführen sowie ii) die während dieser Mission und der POLSTRACC/GW-LCYCLE/SALSA-Mission im Winter 2015/16 erlangten Messdaten wissenschaftlich zu analysieren. HAGAR-V kombiniert schnelle CO2-Messungen per NDIR-Analysator mit einem 2-Kanal-GC/ECD-System zur Messung langlebiger Tracer (N2O, CH4, F12, F11, H1211, SF6, H2 alle 90 s) und einem 2-Kanal-GC/MS-System zur Messung kurzlebiger Zielspezies (NMHC und chlorierter Kohlenwasserstoffe alle 90 s), die an der Tropopause in mittleren Breiten lokale Lebenszeiten von wenigen Tagen bis zu einem knappen Jahr aufweisen. Aufgrund ihrer unterschiedlichen chemischen Zeitskalen liefern die Verteilungen dieser Tracer komplementäre Information zu Transport- und Mischungszeitskalen; es ist sogar möglich, das Spektrum der stratosphärischen Transportzeiten (das "Altersspektrum") von solchen Beobachtungen empirisch abzuleiten.Die Analyse der HAGAR-V Tracer-Daten wird zu den wissenschaftlichen Themen der Missionen POLSTRACC, SALSA and WISE beitragen, indem sie mehrere der Missionsziele bezüglich des Transports in der UTLS behandelt. Insbesondere werden Luftanteile bestimmt, die aus verschiedenen Herkunftsregionen stammen (Polarwirbel, Stratosphäre mittlerer Breiten, tropischer Tropopausenbereich, Region des Asiatischen Monsuns). Von zentraler Bedeutung ist die Berechnung des mittleren Alters der Luft aus SF6- und (in der oberen LMS) aus CO2-Messungen. Zusätzlich werden mithilfe der Information des CO2-Jahresgangs, wichtiger noch aus den HAGAR-V Messungen der kurzlebigen Tracer, Altersspektren abgeleitet. Die Vielfalt der Tracer mit unterschiedlichen Lebenszeiten erlaubt auch eine detaillierte Prozesscharakterisierung von horizontalem Transport und Mischung in der UTLS. Dies beinhaltet die Untersuchung von Transport durch Rossby-Wellen durch die Identifizierung von Filamenten aus anderen Regionen sowie eine Abschätzung ihrer Transportzeit. Die Entwicklung und irreversible Vermischung solcher Filamente mit der umgebenden Stratosphäre wird durch sogenannte Mischungslinien in (nicht-linearen) Tracer-Tracer-Kurven untersucht. Weitere Ziele umfassen die Validierung des GLORIA IR-Imagers, der viele der von HAGAR-V gemessenen Spezies auch misst, und die Validierung von Chemie-Transport-Modellen, insbesondere des Lagrange-Modells CLaMS.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the "High Altitude and Long Range Research Aircraft" (HALO)