Die Stratosphäre und das Wasser – Aufstieg der CFH-Sonde
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Wie ihr vielleicht schon wisst, lassen wir an der AWIPEV Station täglich eine Radiosonde steigen, die unter optimalen Bedingungen eine Höhe von bis zu 35 km und vielleicht auch mehr, erreichen kann. Die Radiosonde misst Temperatur, Druck, und relative Luftfeuchtigkeit, und erfasst außerdem die Windgeschwindigkeit und Windrichtung. Am Ende erhalten wir ein Profil dieser Parameter in Abhängigkeit der Höhe der Atmosphäre. Diese Daten gehen dann untere anderem in die tägliche Wettervorhersage für Deutschland ein und dienen zur Langzeitbeobachtung der Atmosphäre.
In der Stratosphäre ist die Luftfeuchtigkeit allerdings extrem gering und daher sehr schwer zu messen. Um dieser geringen Konzentrationen zu messen, ist der Sensor der Radiosonde zu ungenau. Daher wird alle zwei Monate eine Spezialsonde. eine sogenannte CFH-Sonde, vorbereitet, die wir zusammen mit einer Radio- und Ozonsonde steigen lassen. Mit der CFH-Sonde erhalten wir also bessere und genauere Daten über den Wassergehalt in der Statosphäre und können gleichzeitig die Daten der Radiosonde für die Troposphäre validieren.
CFH steht für Cryogenic Frost Point Hygrometer. In der Sonde befindet sich ein kleiner Spiegel, der mit Hilfe eines Kühlmittels und eines Heizelements auf genau die Temperatur gebracht wird, so dass sich stets eine dünne Frostschicht auf dem Spiegel befindet. Diese Temperatur wird so genau wie möglich bestimmt und entspricht dem Tau- bzw. Gefriepunkt des Wasser, welcher druckabhängig ist. Bei welcher Temperatur diese Frostschicht erhalten bleibt, hängt von der Luftfeuchtigkeit ab. Kennen wir also den Tau- bzw. Gefrierpunkt, dann kennen wir auch den Wassergehalt in der Atmosphäre.
Aber warum interessieren wir uns überhaupt für Wasser in der Atmosphäre? In der Troposphäre findet der Wasserkreislauf statt, den wir selbst beobachten können: Verdunstung, Kondensation (Wolkenbildung), Regen. Wasser in seiner gasförmigen Form, also als Wasserdampf oder Luftfeuchtigkeit, und somit Wasser in der Atmosphäre, spielt eine große Rolle für den Wärmehaushalt der Erde, denn es ist ein Treibhausgas. Daher ist es von extremer Wichtigkeit, die Luftfeuchtigkeit der Atmosphäre zu beobachten und zu kennen.
Auch in der Stratosphäre ist Wasserdampf chemisch und physikalisch aktiv und beinflusst unter anderem auch den Strahlungshaushalt der Stratosphäre. Im Winter hat der stratosphärische Wasserdampf Einfluss den Polarwirbel, und sogenannte Polar Stratospheric Clouds, die sich im Winter unter sehr kalten Temperaturen bilden können, können die Stratosphäre austrocknen.
Die CFH-Sonde wird normalerweise von jemandem des AWI Potsdam und/oder dem Support der Firma IMPRES vorbereitet. Diesmal waren Marion und Ingo am Start. Die Aufgabe des Stationspersonals ist die Vorbereitung der Radio- und Ozonsonde. Am Ende ist dann Bastelstunde angesagt: alle drei Sonden werden zusammengeführt und gemeinsam an unserem größten Ballon in den Himmel gesandt. Die Vorbereitung solch eines Sondenaufstiegs haben wir für euch dokumentiert. Viel Spaß bei den Bildern.
Leser:innenkommentare (1)
André Schnell
Liebes Forscherteam,
eure wissenschaftlische Arbeit ist extrem wichtig um den Einfluss von Wasserdampf in der Atmosphäre zu bestimmen.
Toll
Grüße aus Berlin vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtzgemeinschaft