Stratosphäre (ICE-4)

Kleine Ballone, die mit In-situ-Instrumenten ausgestattet sind, sondieren die Atmosphäre vom Boden bis in die mittlere Stratosphäre (bis zu 35 km Höhe, d.h. weit über allen Flugzeugen) mit hoher vertikaler Auflösung. Die Sondierungen können flexibel, kurzfristig und kostengünstig organisiert werden.

Das Fliegen solcher Instrumente in modularen Sensorpaketen bietet modernste Beobachtungsmöglichkeiten, die in gezielten Flügen und Kampagnen zur Untersuchung von Transport- und Mischungsprozessen oder als Teil regelmäßiger Überwachungsprogramme zur Erkennung von Trends und zur Erstellung von Klimatologien eingesetzt werden können. Von besonderer Bedeutung sind Beobachtungen in der oberen Troposphäre/unteren Stratosphäre (UTLS), wo kleine Änderungen der Treibhausgaskonzentrationen, der Aerosolbelastung oder der Wolkenhäufigkeit erhebliche Auswirkungen auf die Strahlung haben können. Ein besonderes Ziel ist es, eine schnelle Reaktion auf Ereignisse wie Waldbrände und Vulkanausbrüche zu gewährleisten: Balloonsondierungen in den Abgasfahnen sind unabdingbar, um die massiven und schnellen Störungen zu quantifizieren und ihre Strahlungsauswirkungen zu bewerten. Unsere Sensoren haben erfolgreich an vielen nationalen und internationalen Feldkampagnen teilgenommen, z.B. in Chile, Finnland, Frankreich, Schweden und Südafrika.

Das ICE-4 betreibt nicht nur solche ballongetragenen In-situ-Instrumente, sondern entwickelt, modifiziert und optimiert sie auch, um die bestmögliche Leistung zu erzielen. Ein Teil der Instrumente wird im Rahmen des Helmholtz-Projekts MOSES - Modular Observation Solutions for Earth Systems - entwickelt und eingesetzt.

Unsere Balloninstrumente sind:

• Radiosonden zur Messung von Temperatur, Druck, Feuchtigkeit und Wind.
• Elektrochemische Konzentrationszelle (ECC) Ozonsonden zur Messung der Ozonkonzentration in der Troposphäre und Stratosphäre.
• Kryogenes Frostpunkt-Hygrometer (CFH), das für den Betrieb mit flüssigem Stickstoff modifiziert wurde und die präzise Beobachtung von Wasserdampf auch in der sehr trockenen Stratosphäre ermöglicht (H2O : 1-20000ppmv).
• Kompakter optischer Partikelzähler (OPC) für ergänzende Informationen über die Partikelgrößenverteilung von Aerosolen.
• Wolkenpartikel-Analysator mit OPCs zur Erkennung von Aerosolen und kleinen Wolkenpartikeln bis zu 40 μm in Kombination mit einem Instrument zur Aufnahme echter mikroskopischer Bilder von Eiskristallen (in Entwicklung).
• AirCores: Sammlung von Luftproben von der Stratosphäre bis hinunter zur Tropo-Sphäre. Die Luft wird direkt nach dem Ballonflug im Labor auf Spurengase analysiert. Dies ermöglicht die Bestimmung mehrerer Spezies, z. B. FCKW, SF6, CH4, CO2, CO, N2O und in Zukunft auch H2.