Aktive Fernerkundung von Methan und Kohlendioxid in der Erdatmosphäre

Zu den aktuell wichtigen Forschungsthemen im Bereich Atmosphare und Klima gehort die Vertiefung des Wissens uber den globalen Kohlenstoffkreislauf. Die dominante Ursache der globalen Erwarmung ist die Zunahme von Treibhausgasen durch anthropogene Emissionen. Die beiden wichtigsten Gase hierbei sind Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4), die zusammen zu etwa 81% zum anthropogenen Strahlungsantrieb beitragen (IPCC 2013). Allerdings gibt es nach wie vor grose Wissenslucken bei den genauen Prozessen – den naturlichen als auch bei den hinzukommenden anthropogenen – also bei Starke und Verteilung von Quellen und Senken sowie bei den Kohlenstoffflussen. Die Entschlusselung dieser Prozesse erfordert eine hohe Anzahl von sehr genauen Messungen auf verschiedenen raumlichen Skalen. Diese stehen bisher nur sehr eingeschrankt zur Verfugung. Die aktive Fernerkundung der Spurengase CO2 und CH4 in der Atmosphare mittels Lidar (light detection and ranging) bietet die Moglichkeit, die Konzentrationen der Gase auf verschiedenen raumlichen und zeitlichen Skalen zu bestimmen. Insbesondere der Einsatz solcher Systeme auf Satelliten erlaubt eine globale Messabdeckung bei gleichzeitig hoher Wiederholrate. Das Deutsche Zentrum fur Luft- und Raumfahrt (DLR) und die Franzosische Raumfahrtagentur CNES arbeiten derzeit an der gemeinsamen Mission MERLIN, einem Satelliten getragenen Lidar zur Messung von Methan-Konzentrationen in der Atmosphare. Am Institut fur Physik der Atmosphare des DLR wurde ein technisch entsprechendes Lidarsystem (CHARM-F) aufgebaut, das gleichzeitig Methan und Kohlendioxid messen kann. CHARM-F wurde fur den Betrieb auf dem deutschen Forschungsflugzeug HALO ausgelegt und kam im Fruhjahr 2015 auf einer Testkampagne erstmalig auf HALO erfolgreich zum Einsatz. Durch seine technische Ahnlichkeit und der Anwendung derselben Messmethode, namlich der IPDA-Lidar (Integrated Path Differential Absorption Lidar) Methode, dient CHARM-F auch als Demonstrator fur MERLINund hilft dabei, diese (noch relativ neue) Messmethode besser zu charakterisieren und die notigen Auswertealgorithmen zu entwickeln. Die Prasentation zeigt das Prinzip der Messmethode sowie Messergebnisse der ersten CHARM-F Messfluge, auch im Hinblick auf die Anwendung auf dem Satelliten.