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Während der Messkampagnen INDOEX (Indian Ocean Experiment) und STREAM 98 (Stratosphere Troposphere Experiment by Aircraft Measurements) war ich an der simultanen Messung verschiedener Spurengase an Bord eines Forschungsflugzeuges beteiligt. Dieses Flugzeug war im Februar und März 1999 (INDOEX) auf Hulhule, Malediven, stationiert, und im Juli 1998 (STREAM 98) in Timmins, Kanada. Unter den gemessenen Spurengasen waren CO (Kohlenmonoxid), N2O (Lachgas), CH4 (Methan), Nichtmethan-Kohlenwasserstoffe, Karbonyle und Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs). In meiner Dissertation habe ich diese Datensätze benutzt, um den Zusammenhang zwischen der Variabilität der Konzentrationen der Gase, definiert durch die Standardabweichung des natürlichen Logarithmus der Konzentrationen, und ihrer jeweiligen Lebensdauer zu untersuchen. Die Variabilitäts-Lebensdauer Analyse ist eine indirekte Methode um 24-Stunden-Mittelwerte der durchschnittlichen OH (Hydroxyl) Konzentration zu bestimmen. Außerdem lassen sich mit dieser Analyse Informationen über die Wichtigkeit der chemischen Prozessierung der Luftmasse, Einfluss von Mischung und die Nähe zu Quellen gewinnen.
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| Flugzeuggetragene Spurengasmessungen |
Die
Durchführung einer Messkampagne unterscheidet sich deutlich von
Labormessungen. Auf dieser Seite werde ich den Ablauf einer solchen Kampagne
anhand von Fotos einmal illustrieren - sozusagen als photo story. Die
Fotos habe ich während der Messkampagnen
STREAM 98
und
INDOEX
aufgenommen. STREAM 98 fand im Juli 1998 in Timmins, Kanada,
statt, INDOEX fand im Februar und März 1999 auf Hulhule, Malediven, statt.
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 Cessna Citation II im Hangar Klick auf die Bilder zeigt eine Vergrößerung... |
Zunächst müssen die Messinstrumente aus dem Labor ins Flugzeug gebracht
werden Das Einrüsten in das Messflugzeug, eine
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| Da die Cessna, wie man auch auf dem Bild sieht, recht kompakt ist, muss beim
Einbau der Geräte systematisch vorgegangen werden. Zuerst wird die
Kabine komplett ausgeräumt (auch die Toilette wird zugunsten weiterer
Messgeräte ausgebaut!), dann werden die Messgeräte und Sitze für die
Operatoren von hinten nach vorne eingebaut. Ein Gerät von hinten noch einmal
heraus zu holen, ist dann richtig großer Aufwand, denn dafür müssten die
vorderen Geräte auch wieder hinaus.
Rechts schon unser Spektrometer, links, wo noch der Rechner zur Aufzeichnung der Flugdaten steht, kommen die Sitze für die Operator hin. Die Blickrichtung ist hier vom Cockpit nach hinten. |
 Einbau der Messgeräte |
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 Einlaßsystem |
Jetzt sind zwar die Instrumente eingebaut, aber wie bekommt man beim Flug
die Außenluft in die Meßgeräte? Ganz einfach: man braucht eine Durchführung
durch die Flugzeughaut und Leitungen zu den einzelnen Instrumenten. Die Einlässe für die verschiedenen Messgeräte
werde in die
Notausgangstür eingebaut (Konfiguration während
INDOEX). |
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| Jetzt kann's Losgehen! Zunächst wird das Messflugzeug in mehreren Etappen
zum Kampagnen-Flughafen überführt. Während
STREAM 98
war das Timmins, Kanada, während
INDOEX es Hulhule, Malediven. Von
dort aus werden dann die weiteren Messflüge unternommen. Das Bild hier zeigt einen roll-out in Timmins - die Cessna wird aus dem Hangar gezogen. Die Messgeräte laufen schon, die Operatoren sind an Bord - aber da die Motoren noch nicht laufen, wird die Stromversorgung über einen Generator sichergestellt. Der Moment indem von external (Generator) auf internal power (Motoren) umgeschaltet wird, ist immer wieder spannend. In seltenen Fällen fällt dabei der Strom aus, und damit auch die Instrumente. Dann haben die zwei Operatoren alle Hände voll zu tun, um schnell bis zum Abheben alle Messgeräte (immerhin 12-19 an der Zahl) wieder neu zu starten. |
 Roll-out |
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Da ja nur zwei Wissenschaftler an Bord sind, bleiben die meisten zurück. Die Bedienung ihrer Instrumente ist weitgehend automatisiert, und wird ansonsten von den zwei "Operatoren" übernommen. | ||
| So ein Flug dauert etwa 3,5 bis 4 Stunden. Es gibt viel zu tun, denn unser Messgerät muss ständig überwacht und alle 10-15 Minuten kalibriert werden. Dazu kommt noch die Überwachung und Bedienung der anderen Geräte, die aber zum Glück etwas Pflegeleichter sind. Und wir sind ja schließlich zu Zweit. |
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 Die Cessna in der Luft |
Jede Kampagne verfolgt eine bestimmte Zielsetzung. Jeder einzelne Flug
untersucht einen bestimmten Teilaspekt dieser Ziele, der sich nach den
meteorologischen Gegebenheiten richtet. Daher sind meteorologische
Vorhersagen für die Flugplanung von großer Bedeutung. Während der
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| Die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler gilt natürlich nicht nur dem Inneren des Flugzeugs, sondern
sie achten auch auf die Atmosphäre. Notizen über die Art der
Wolken, Regen, Unwetter oder Schichtungen, usw. können später bei der Auswertung
der Daten sehr hilfreich sein.
Nach dem Flug trifft man sich zur Nachbesprechung und wirft schon mal einen ersten Blick auf die Daten. Dabei werden auch Ideen für die kommenden Flüge entwickelt. Nach dem Ende der Messflüge wird das Flugzeug wieder zurück zu seinem eigentlichen Heimatflughafen transferiert, wo dann die Messgeräte wieder ausgebaut werden. Zuhause beginnt dann die Phase der Datenaufbereitung, -analyse und -interpretation. |
 Blick aus dem Flugzeug |
Die Teilnahme an einer solchen Kampagne ist zwar anstrengend, aber man lernt sehr viel und vieles kennen. Insbesondere, da heute viele Kampagnen aus einem internationalen Team von Wissenschaftlern bestehen, und häufig auch im Ausland stattfinden. Dadurch, dass alle Teilnehmer das gleiche Ziel haben, nämlich dass die Kampagne erfolgreich wird, arbeiten alle gut zusammen und unterstützen sich gegenseitig. Dabei lernt man auch viel über die Arbeitsgebiete und Instrument der anderen Arbeitsgruppen.
Mir haben die Kampagnen jedenfalls viel Spaß gemacht.
Links
Das Max-Planck-Institut für Chemie, an dem ich die Arbeit durchführe
"Meine" Arbeitsgruppe am Institut
INDOEX (Offizielle Homepage für alle Plattformen)
INDOEX-Citation Team
Eigentümer/Betreiber der Cessna Citation II
Introduction to Atmospheric Chemistry von Rolf Sander
Stefanie Wong und Michael Zehnpfennig.
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