FTS-Einsatz unter extremen Bedingungen: Treibhausgasmessungen auf Ascension Island

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Catrin Bella Grosser
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1 FTS-Einsatz unter extremen Bedingungen: Treibhausgasmessungen auf Ascension Island Dietrich Feist & Sabrina Arnold Max-Planck-Institut für Biogeochemie Jena

2 Max-Planck-Institut für Biogeochemie Foto: Michael Hielscher

3 Max-Planck-Institut für Biogeochemie Gegründet in Jena/Thüringen 1997 Ca. 160 Mitarbeiter/innen (davon ca. 90 Wissenschaftler/innen, 3 Direktoren/innen mit ihren Abteilungen) Forschungsgebiet: globale biogeochemische Stoffkreisläufe Kooperation mit MPI für Chemie (Mainz), MPI für Meteorologie (Hamburg) Foto: Michael Hielscher

4 Globaler Kohlenstoffkreislauf IPCC AR5 WG1 Fig. 6-01, 2013.

5 Geschichte der Treibhausgase IPCC WG 1 Report 2007

6 Keeling-Kurve (Mauna Loa)

7 Etabliertes in-situ Messnetz

8 Quellen/Senken-Inversion Rödenbeck et al., Atmos. Chem. Phys., 9, , 2009

9 Gesamtsäule (Total Column) aus Satellitenbeobachtungen GOSAT/Japan: seit OCO-2/USA: seit

10 Total Carbon Column Observing Network (TCCON) Netzwerk bodengestützter FTIRStationen Verschiedene Gruppen, gemeinsame Standards Hochpräzise Säulenmessungen von CO2, CH4, CO, N2O Referenz für Satellitenbeobachtungen

TCCON-Spektren (Maßstab 1:4000) H2O: 27035 lines CO2: 10757 lines CH4:

11 TCCON-Spektren (Maßstab 1:4000) H2O: lines CO2: lines CH4: 7240 lines O2: 1087 lines N2O: 1569 lines CO: 2564 lines +12 additional species

12 Ascension Island wo ist das? Britisches Überseegebiet im Südatlantik (8 S 14 W). 2 Flüge pro Woche von UK mit Royal Air Force. 1 Versorgungsschiff pro Monat, Gefahrgut nur 1-2 mal pro Jahr! Passagierschiff von Kapstadt via St. Helena alle 3 Wochen.

13 Ascension Island wo sind wir? AE Insel ca. 10x12 km. kaum Vegetation unterhalb von ca m Höhe. ca. 800 Einwohner, hauptsächlich Zivilangestelle zur Unterstützung der britischen und US Militäreinrichtungen. TCCON-Station nahe Northeast Bay. Photo: Cmdr Chris Hadfield, ISS,

14 ESA Ariane Tracking Station geringe Bewölkung Elektrizität (teuer!) Internet (langsam und teuer!) Techniker auf Station

MPI-BGC FTIR-Container Baubeginn 2007. IMECC Flugkampagne, Jena 2009. Kampagne Wollongong (Australien) May-Dez 2010.

15 MPI-BGC FTIR-Container Baubeginn IMECC Flugkampagne, Jena Kampagne Wollongong (Australien) May-Dez Einsatz auf Ascension Island seit Mai voll automatisiert und einfach zu transportieren. bisher das am weitesten herumgekommene TCCONInstrument: ca km auf 3 Reisen.

16 FTIR-Container Innenansicht Bruker IFS125HR FTIR

17 Offline-Datentransport der Interferogramme 2-3 GB Rohdaten an einem sonnigen Tag. Internetverbindung limitiert auf 8 GB pro Monat. Datenträgerversand per Post alle 4-6 Wochen. FT und Auswertung in Jena.

18 Rauhe Umgebung: Salzspray, vulkanischer Staub und Wind Verzinkter Stahl nach 10 Monaten

19 Kritische Komponente: Solartracker

20 1. Solar-Tracker-Spiegel: goldbedampft kurz nach dem Einbau 3 Wochen später

21 2. Solar-Tracker-Spiegel: Gold gesputtert mit SiO2-Schutzschicht kurz nach dem Einbau 8 Wochen später

22 3. Solar-Tracker-Spiegel: Edelstahlspiegel massiv keine Beschichtung! Edelstahl massiv, auf 200 nm Ebenheit geläppt Korrosionsfestigkeit gegen Cl 20% höher als V4A! Reflektivität ~70% vom sichtbaren Bereich bis MIR problemlose Oberflächenreinigung

23 Ascension Island Zeitreihe

24 Zusammenfassung MPI-BGC FTS seit Mai 2012 auf Ascension Island in Betrieb. extrem rauhe Umgebung für FTS. Größte Probleme seit September 2013 im Griff. Aufwändige Messungen: Logistik und Betriebskosten ca EUR pro Jahr (ohne Reparaturen und Personal). Messreihe zeigt großräumigen Transport von Treibhausgasen aus Afrika vom bisherigen insitu Netzwerk vollständig übersehen!

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