Institut für Atmosphären- und Umweltforschung

HAGAR-V

HAGAR-V (High Altitude Gas AnalizeR - V) ist ein in-situ-Messgerät für die Detektion von Spurengasen in der Atmosphäre. Es wurde für den Einsatz auf dem Forschungsflugzeug HALO entwickelt und kann während des Fluges mit drei komplementären Modulen zeitgleich die Konzentrationen von bis zu 35 verschiedenen Substanzen messen. Dabei handelt es sich neben Treibhausgasen wie Kohlenstoffdioxid (CO2) und Schwefelhexafluorid (SF6) vor allem um eine Vielzahl halogenierter Kohlenwasserstoffe wie die ozonabbauenden Verbindungen Dichlormethan (CH2Cl2) oder Trichlorfluormethan (auch CFC-11, CCl3F), sowie um einige flüchtige organische Verbindungen (volatile organic compounds, VOC).

Neben dem Modul für Infrarot-Spektroskopie, das alle 3 bis 5 Sekunden die Konzentration von CO2 mit einer Präzision von 0,03% misst, ist die wichtigste Messtechnik von HAGAR-V die Gaschromatographie (GC). Das GC/ECD-Modul vermisst hierbei auf zwei Kanälen mittels eines Elektroneneinfangdetektors (electron capture detector, ECD) fünf verschiedene Substanzen in einer Zeitauflösung von 40 bis 80 Sekunden pro Messpunkt, wobei Präzisionen zwischen 0,2% und 1% erreicht werden. Das ebenfalls zweikanalige GC/MS-Modul benutzt ein Massenspektrometer, um alle 120 Sekunden knapp 30 Substanzen mit einer Präzision von ca. 1% bis 5% zu detektieren. Diese für die Gaschromatographie extrem kurzen Messzeiten ermöglichen eine umfangreiche Analyse der Atmosphärenluft entlang des Flugpfades bei gleichzeitig sehr hoher Qualität der Messdaten.

Dank der Vielzahl an gemessenen Substanzen ergeben sich für HAGAR-V verschiedene wissenschaftliche Einsatzmöglichkeiten. Die große Spanne an typischen Lebensdauern von nur wenigen Tagen bis zu mehreren Jahren ermöglicht beispielsweise die Bestimmung eines atmosphärischen „Alters“ der Luft, also eine Aussage darüber, seit wann sich die vermessene Luft in einem bestimmten Bereich der Atmosphäre befindet. Das Wissen über übliche Quellen der verschiedenen Spurengase erlaubt es außerdem, Aussagen über die geographische Herkunft eines Luftpaketes zu treffen. So konnten wir zum Beispiel 2022 erstmals durch direkte Messungen zeigen, dass Dichlormethan aus asiatischen Industrieanlagen durch den asiatischen Sommermonsun bis in die Stratosphäre der mittleren Breiten transportiert wurde. Damit leisten die von HAGAR-V aufgenommenen Daten einen wichtigen Beitrag für das Verständnis von atmosphärischen Transportprozessen und helfen dabei, Modelle für Klimavorhersagen entscheidend zu verbessern.

zuletzt bearbeitet am: 18.12.2023

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