Flugzeuggestützte Messungen des atmosphärischen Aerosols

Flugzeuggestützte Messungen des atmosphärischen Aerosols: Saharastaub, stratosphärisches Hintergrundaerosol und nichtsichtbare Wolken in den Tropen Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden flugzeuggestütze Messungen des atmosphärischen Aerosols durchgeführt. Das hierfür eingesetzten Meßinstrument (FSSP-300) mißt die Intensität des von einzelnen Aerosolpartikeln in Vorwärtsrichtung gestreuten Lichts. Der Meßbereich umfaßt Partikeldurchmesser von ca. 0,4 µm bis 20 µm. Das FSSP-300 wurde auf mehreren Flugzeugen eingesetzt, u. a. auch erstmals auf dem russischen Höhenforschungsflugzeug Geophysika. Bei der Meßkampagen ACE-2 wurden im Juli 1997 von Teneriffa aus zwei Schichten windgetragenen Sahara-Staubes beobachtet. Die tiefere Schicht reichte bis in 1500 m Höhe, die höhere Schicht bis in 6000 m bei einer Schichtdicke von über 3000 m. In einer Analyse der Wetterlage und von Rückwärtstrajektorien wird der Ursprung des Staubes dargestellt. Die mit dem FSSP-300 gemessenen Größenverteilungen werden durch Messungen anderer Partikel-Meßinstrumente ergänzt und mit Literaturdaten verglichen. Im Rahmen der Untersuchung des stratosphärischen Aerosols wurden Messungen aus zwei Perioden ohne vulkanischen Einfluß und aus der Zeit nach dem Ausbruch des Vulkans Pinatubo verglichen. Die beiden Perioden reinen Hintergrundaerosols lagen mit über fünf Jahren eine vergleichbare Zeitspanne nach großen Vulkanausbrüchen. Die Analyse der Aerosolmessungen umfaßt den zeitlichen Verlauf der Gesamtkonzentration als auch den Vergleich von Größenverteilungen aus den verschiedenen Perioden. Bei den Flügen über dem Indischen Ozean während der Meßkampagne APE-THESEO auf den Seychellen wurden verschiedene Schichten von Cirren im Bereich des Ausläufers eines Cumulonimbus und direkt an der Tropopause beobachtet. Letztere und auch einige Bereiche der ersteren waren nichtsichtbar, d. h. hatten eine optische Dicke von weniger als 0,03 im sichtbaren Licht. Die Partikelmessungen werden auch im Kontext der Ergebnisse anderer Meßinstrumente und einer meteorologischen Analyse der Wettersituation betrachtet. Die gemessenen Größenverteilungen sind eine wichtige Ergänzung der wenigen früheren Veröffentlichungen zu diesem Thema.

Airborne measurements of atmospheric aerosols: Saharan dust, stratospheric background aerosol and subvisible clouds in the tropics. In the context of this thesis airborne measurements of the atmospheric aerosol had been performed. The measuring instrument used therefore (FSSP-300) measures the intensity of the light scattered by individual aerosol particles in forward direction. The size range covers particles with diameters of approximately 0,4 µm to 20 µm. The FSSP-300 was used on several research airplanes, among others for the first time the Russian high-altitude research aircraft Geophysika. During the field campaign ACE-2 in July 1997 from Tenerife island two layers of wind-carried Saharan dust were encountered. A lower layer was observed up to altitudes of 1500 m while the upper layer reached 6000 m, with a thickness of more than 3000 m. In an analysis of the weather conditions and of backwards trajectories the origin of the dust could be traced. The size distributions measured with the FSSP-300 are juxtaposed to measurements of other particle measuring instruments and compared with data from the literature. In the context of the investigation on stratospheric aerosol, measurements from two periods without volcanic influence and from the time after the eruption of the Mount Pinatubo were compared. The two periods of background aerosol had been more than five years after the last large volcano eruptions and are thus comparable. The analysis of the aerosol measurements covers the temporal evolution of the total concentration and the comparison of size distributions from these different periods. Finally upper tropospheric and lower stratospheric measurements in the Indian ocean region during the APE-THESEO field campaign on the Seychelles island Mahé are presented. On two flights different layers of cirrus clouds had been observed: one within an outflow of a Cumulonimbus and another directly beneath the tropopause. The second and also some regions of the first were subvisible, i.e. had an optical thickness of less than 0.03 at visible light wavelength. The cloud- and aerosol-particle-measurements are shown together with the results of other measuring instruments. Furthermore a meteorological analysis of the weather situation is conducted. The measured size distributions are an important completion of the sparse previous publications on this topic.