Analysis of the unusually cold Arctic winter 2015/16 lowermost stratosphere by airborne and satellite observations and atmospheric models

• Main Author: Johansson, Sören
• Other Authors: Höpfner, M.
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: KIT-Bibliothek, Karlsruhe 2019
• Subjects: Arctic; lowermost stratosphere; LMS; UTLS; chlorine activation; chlorine deactivation; ozone loss; remote sensing; limb; GLORIA; MLS; MIPAS; retrieval; trace gas; temperature; O3; HNO3; ClONO2; HCl; ClO; H2O; 2015; 2016; winter; POLSTRACC; stratosphere; atmosphere; iFTS; HALO; KIT; thesis; ddc:550; Earth sciences; info:eu-repo/classification/ddc/550; Arktis*
• Online Access: https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000091075; https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000091075/23081643; https://doi.org/10.5445/IR/1000091075; http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:swb:90-910754

In dieser Dissertation wird der zeitliche Verlauf der für die stratosphärische Chlorchemie relevanten Spurengase in der untersten Stratosphäre (lowermost stratosphere, LMS) während des arktischen Winters 2015/16 umfassend dargestellt und analysiert. Dieser Winter zeichnete sich durch außergewöhnlich niedrige stratosphärische Temperaturen aus. Horizontal und vertikal aufgelöste Spurengasmessungen des flugzeuggebundenen abbildenden Horizontsondierers GLORIA (Gimballed Limb Observer for Radiance Imaging of the Atmosphere) von der sogenannten PGS-Messkampagne wurden für eine detaillierte Analyse der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre (UTLS) verwendet. GLORIA wurde während dieser PGS-Messkampagne auf dem deutschen Forschungsflugzeug HALO (High Altitude and LOng range research aircraft) verwendet. Die wissenschaftlichen Flüge fanden zwischen dem 17. Dezember 2015 und dem 18. März 2016 statt und erstreckten sich über eine Region von 25–87°N und 80°W–30°O. Auf 15 wissenschaftlichen Flügen hat das GLORIA-Messinstrument mehr als 15.000 atmosphärische Profile in hoher spektraler Auflösung gemessen. Von diesen Messungen wurden zweidimensionale Verteilungen von Temperatur und den Spurengasen Salpetersäure (HNO3), Ozon (O3), Chlornitrat (ClONO2), Wasserdampf (H2O) und Dichlordifluormethan (CFC-12) abgeleitet. Abhängig von der Flughöhe und der troposphärischen Wolkenoberkante reichen die Temperatur- und Spurengasprofile von 5 bis 14 km Höhe. Die vertikale Auflösung dieser Profile beträgt zwischen 400 und 1000 m. Die Profile wurden auf Flughöhe mit simultan gemessenen in situ-Messungen validiert. Vergleiche mit den räumlich geringer aufgelösten Satellitenmessungen des Microwave Limb Sounder (MLS) zeigen übereinstimmende Strukturen. Drei Messflüge im Januar, Februar und März 2016 werden bezüglich horizontaler und vertikaler Strukturen von O3 , ClONO2 und HNO3 detailliert analysiert. Diese Gase zeigen eine starke horizontale und vertikale Variabilität. ClONO2-Volumenmischungsverhältnisse von bis zu 1100 pptv wurden in ...