Flugzeuggetragene Spurengasmessungen in der Tropopausenregion

ZusammenfassungIm Rahmen der EU-Projekte POLSTAR (Polar StratosphericAerosol Experiment) und STREAM (Stratosphere TroposphereExperiment by Airborne Measurements) wurden flugzeuggetragene Spurengasmessungen in verschiedenen geografischen Breiten durchgeführt. Zwei Messkampagnen fanden im Januar (POLSTAR 97) und März (STREAM 97) 1997 über Kiruna (Schweden, 67°N, 20°O) statt, eine Kampagne wurde im Juli 1998 von Timmins (Kanada, 47°N, 81°W) aus durchgeführt (STREAM 98).CO und N2O wurden mittels TDLAS (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy) nachgewiesen, CO2 wurde mit einem modifizierten kommerziellen Messgerät breitbandig gemessen. Zur Untersuchung von Mischungsvorgängen in der Tropopausenregion wurden Korrelationenzwischen CO, O3, N2O, CO2 und NOy herangezogen.Dabei konnte festgestellt werden, dass im Winter in der untersten Stratosphäre Mischung mit troposphärischen Luftmassen durch isentropen Transport im Bereich der Polarfront bis zu potentiellen Temperaturen von Theta=335K auftritt. Im Sommer lässt sich Mischung mit troposphärischen Luftmassen bis mindestens Theta=360K nachweisen, die effektiver als im Winter abläuft.Exemplarisch kann an einem Flug gezeigt werden, dassbis Theta=349K die Ausbildung der Mischungsschicht durchLuftmassenaustausch an der Polarfront verursacht wird, während oberhalb von Theta=349K Signaturen subtropischertroposphärischer Luftmassen gefunden werden.Der stratosphärische Hintergrund wird mitbestimmt durch photochemisch gealterte Luftmassen, die ihren Ursprung höchstwahrscheinlich in der Vortexregion des vorangegangenen Winters haben.

AbstractIn the framework of the POLSTAR- (Polar Stratospheric Aerosol Experiment) and STREAM-project (Stratosphere Troposphere Experiment by Airborne Measurements) airborne in situ trace gas measurements at different locations were performed. Two campaigns were carried out from Kiruna (Sweden, 67°N, 20°E) in January (POLSTAR 97) and March (STREAM 97) 1997, respectively. A summer campaign (STREAM 98) was conducted in July 1998 from Timmins (Canada, 47°N, 81°W). CO- and N2O-measurements were performed using TDLAS (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy), CO2 was measured with a modified commercial gas analyzer.To investigate transport processes in the tropopause regioncorrelations between CO, O3, N2O, CO2 and NOy have been used. During winter mixing of tropospheric air into the lowermost stratosphere caused by isentropic transport at the polar front was observed to potential temperatures of Theta=335K. In summer mixing with tropospheric air was found to at least Theta=360K, being much more vigorous than in winter. Using a case study it can be shown that below Theta=349K mixing at the polar front contributes to the mixing layer in the lowermost stratosphere, whereas above Theta=349K signatures of subtropical tropospheric air masses are found. The stratospheric background is characterized by photochemically aged air masses, which originated most likely in the vortex region of the previous winter.