Fliegendes Labor Messballon erkundet die Atmosphäre in 40 km Höhe

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Bis zu 40 km hoch fliegt ein spezieller Messballon dessen Aufgabe es ist, die Stratosphäre zu untersuchen und schädliche Bromverbindungen in der Ozonschicht zu ermitteln. Dabei ist die Gondel voll von komplexen Fernerkundungsinstrumenten.

Firmen zum Thema

Ballon am Start: In der Gondel sind drei komplexe Fernerkundungsinstrumente, die einen breiten Teil des elektromagnetischen Spektrums abdecken
Ballon am Start: In der Gondel sind drei komplexe Fernerkundungsinstrumente, die einen breiten Teil des elektromagnetischen Spektrums abdecken
(Foto: Hermann Oelhaf, KIT Karlsruhe)

In Kanada startete am 7. September eine besondere Messaktion: Ein Messballon soll Brom in der Stratosphäre messen und die Schädlichkeit von Bromverbindungen in der Ozonschicht ermitteln. Dazu koordiniert das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) eine Messkampagne. Die Gondel des Ballons beherbergt eine Kombination aus verschiedenen Fernerkundungsinstrumenten.

MIPAS-Gondel mit den Fernerkundungs-Messinstrumenten
MIPAS-Gondel mit den Fernerkundungs-Messinstrumenten
(Foto: Hermann Oelhaf, KIT Karlsruhe)
Der in Timmins (Ontario/Kanada) gestartete Ballon ist rund 400.000 Kubikmeter groß, trägt eine Nutzlast von rund 760 kg und steigt bis nahezu 40 km Höhe auf. Die Stratosphäre als Teil der Erdatmosphäre beginnt über der Tropopause bei ungefähr 15 km und Endet bei rund 50 km Höhe an der Stratopause. Die Gondel beherbergt drei komplexe Fernerkundungsinstrumente, die einen breiten Teil des elektromagnetischen Spektrums abdecken und sich bei der Messung stratosphärischer Substanzen ideal ergänzen: das Infrarot-Spektrometer MIPAS-B des KIT-Instituts für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Spurengase und Fernerkundung (IMK-ASF), das Fernes-Infrarot-/Sub-mm-Spektrometer TELIS des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und das UV-/vis-Spektrometer mini-DOAS der Universität Heidelberg.

„Neben Temperatur und Wolkenparametern kann diese weltweit einzigartige Kombination von Instrumenten rund 40 ozon- und klimarelevante Spurengase simultan messen“, erklärt der Leiter der Kampagne, Hermann Oelhaf vom IMK-ASF des KIT. Fernerkundung bedeutet, dass die Gase vor Ort nicht direkt gemessen werden, sondern elektromagnetische Strahlung detektiert wird. Aus dieser werden dann die atmosphärischen Parameter extrahiert, da diese mit der solaren und/oder terrestrischen Strahlung wechselwirken

Spurengase kontinuierlich erfassen

Die am IMK-ASF des KIT entwickelte Lagestabilisierung der Gondel sorgt dafür, dass alle drei Instrumente dieselben Luftmassen erfassen. Die Fernerkundungsmethode ermöglicht außerdem die zwei- und dreidimensionale tageszeitabhängige kontinuierliche Erfassung der Spurengase. So lassen sich die photochemischen Reaktionen der beteiligten Spezies untersuchen – eine wichtige Voraussetzung zur Verbesserung von Atmosphären- und Klimamodellen. Die Kampagne ist in eine internationale Ballonkampagne unter dem Dach einer Kooperation zwischen den französischen und kanadischen Raumfahrtbehörden CNES und CSA eingebunden.

Primäres Ziel der weltweit einzigartigen Messungen ist die genaue höhenabhängige Erfassung der Bilanz des reaktiven Broms in der Stratosphäre samt der wichtigsten Verbindungen der Bromfamilie, besonders BrO und BrONO2. Darüber hinaus untersuchen die Forscher, wie realistisch die verfügbaren numerischen Modelle die Bromchemie simulieren und wie zuverlässig die im Labor gemessenen Reaktionskonstanten bei allen für Brom wichtigen Reaktionen sind.

Da die MIPAS-B/TELIS/mini-DOAS-Kombination praktisch alle ozon- und klimarelevanten Gase erfassen kann, dient das Projekt auch dazu, Bilanzen, Verteilung und photochemische Kopplung für alle chemischen Familien zu untersuchen sowie die Vertikalprofile wichtiger klimawirksamer Gase zu erfassen. Überdies werden die Messungen zur Validierung der noch aktiven Satellitengeräte MLS/AURA (USA) und ACE-FTS (Canada) verwendet.

(ID:42937370)