Stratosphärischer Wasserdampf

in der Arktis (AWIPEV-Forschungsstation in Ny-Ålesund, Spitzbergen)

Während sich das Wetter -mit hoher Luftfeuchte, Wolkenbildung und Niederschlag- in der Troposphäre, den unteren 10 km der Atmosphäre, abspielt, ist die darüber liegende Stratosphäre sehr trocken. Hier fallen auf 1 Million Luftteilchen gerade einmal 4 bis 10 Wasserteilchen. Die erforderliche Meßgenauigkeit liegt somit in der Größenordnung "ppmv" (parts per million by volume). Die täglich gestarteten Radiosonden sind für diesen Meßbereich nicht ausgelegt, sie liefern zuverlässige Daten für die Luftfeuchte nur in der Troposphäre.

Der stratosphärische Wasserdampfgehalt ist aber klimatisch bedeutsam, da Wasserdampf ein Treibhausgas ist und somit strahlungswirksam die Temperaturentwicklung der Stratosphäre beeinflußt. Zudem spielt die Wasserdampfkonzentration bei mikrophysikalischen Prozessen der Wolkenbildung eine Rolle, und hat in der Stratosphäre einen Einfluß auf die Bildung und Charakteristik von polaren Stratosphärenwolken, die wiederum den stratosphärischen Ozonabbau beeinflussen.

Messung mit Frostpunkthygrometer:

Zur Bestimmung des stratosphärischen Wasserdampfgehalts wird an der AWIPEV-Forschungsbasis alle zwei Monate eine spezielle Forschungssonde mit Frostpunkthygrometer (CFH) am Ballon gestartet. Bei diesem Frostpunkhygrometer umströmt die Umgebungsluft beim Ballonaufstieg einen kleine Spiegel, dessen Reflektionsvermögen optisch erfaßt wird. Durch Kühlen und Beheizen wird auf der Spiegeloberfläche eine Frostschicht erhalten und dabei die Spiegeltemperatur genau bestimmt. Mithilfe der gemessenen Umgebungstemperatur läßt sich so die Frostpunkt-Temperatur und darüber schließlich der genaue Wasserdampfgehalt bestimmen.

Stratosphärisches Wasserdampf-Mischungsverhältnis, gemessen am 19. Januar 2014 mit einem ballongetragenen Frostpunkhygrometer.

Daten:

An der AWIPEV-Forschungsbasis werden 2-monatlich Frostpunkthygrometer-Aufstiege durchgeführt und dem GCOS Reference Upper-Air Network (GRUAN) zugeführt. Momentan laufen die Vorbereitungen, diese Messungen als GRUAN Referenz Datenprodukt zu zertifizieren.

Verantwortlich:

Wissenschaftlich: Dr. Marion Maturilli

technisch: Jürgen Graeser