Institute of Climate and Energy Systems (ICE)

Stratosphäre (ICE-4)

Jülicher Ballonmessungen über der Südhemisphäre

15. März 2024

Jülicher Atmosphären-Forscher:innen haben zusammen mit Kolleg:innen von der Universidad Technica Federico Santa Maria, Valparaiso, Chile und vom südafrikanischen Wetterdienst SAWS Verteilungen von Spurengasen, Aerosolen und Wolkenpartikeln bis in ca. 30 km Höhe mit hoher vertikaler Auflösung vermessen. Dazu wurden große Wetterballons mit miniaturisierten Sensorpaketen ausgerüstet und von einer Andenstation in Portillo Chile, die sich in ca. 3 km Höhe befindet, sowie Beaufort West in Südafrika gestartet.

Vorbereitung eines Ballonstarts in Beaufort West (Südafrika)

Ein gemeinsamer Schwerpunkt der Messungen in Chile und Südafrika war die Untersuchung des Transports von Luft mit hohen Ozonkonzentrationen aus der Stratosphäre in die Troposphäre. Dieser Transport beeinflusst die Luftqualität in der bodennahen Atmosphäre. Er ist im Bereich des Subtropenjets über den Messstationen Portillo und Beaufort West sehr ausgeprägt. Die gleichzeitigen Messungen über beiden Standorten erlauben zudem Rückschlüsse über die Abhängigkeit des Transports vom geographischen Längengrad.

Neben der Messung mit Ozoninstrumenten kam in Südafrika eine Vielzahl von weiteren Instrumenten wie AirCore-Luftprobensammler, Hygrometer oder Aerosolinstrumente sowie ein gemeinsam mit der Univerität Lulea, Schweden, neu entwickeltes Instrument zum Vermessen von Eiswolken zum Einsatz. Letzteres Gerät konnte erstmalig hochaufgelöste Bilder von Eiskristallen in Wolken über Afrika aufnehmen. Die Aerosolgeräte wurden eingesetzt, um die Partikel des Hunga Tonga Ha‘apai-Vulkanausbruches zu charakterisieren, die bereits seit über zwei Jahren die Bedingungen vor allem in der südhemisphärischen Stratosphäre verändern. Präzise vermessen wurden auch die Konzentrationen von Ozon, Wasserdampf, Methan, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, FCKWs, sowie Aerosolen und Wolkenpartikeln.

Ballonstart in Portillo in den Chilenischen Anden

Trotz der vielfältigen Herausforderungen, die sich in den abgelegenen Gebieten in den chilenischen Anden und der südafrikanischen Halbwüste ergaben, konnten die Wissenschaftler insgesamt 26 Ballonstarts erfolgreich durchführen.

In der Südatmosphäre sind Beobachtungen dieser Art eine Seltenheit. Die neue Kooperation zwischen dem Forschungszentrum Jülich, der Universität in Valparaiso und dem südafrikanischen Wetterdienst macht es nun möglich, neue Einblicke in die Atmosphärenprozesse in der südlichen Hemisphäre zu gewinnen. Die Messungen liefern außerdem eine Vergleichsbasis für Satellitenbeobachtungen mit deutlich geringerer vertikaler Auflösung. Längerfristig tragen die Messungen zu einem besseren Verständnis atmosphärischer Prozesse und somit zu einer besseren Vorhersagbarkeit von Luftqualität, Klima und Wetter bei.