Messungen der Methan Isotopologen und Ethan auf dem Forschungsflugzeug HALO: Das Laserspektrometer MIRACLE

• Antragstellerin: Dr. Anke Roiger
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461451965

Derzeit 189 Länder haben das Pariser Klimaabkommen ratifiziert und sich somit verpflichtet, die anthropogenen Treibhausgasemissionen zeitnah zu reduzieren um die globale Erwärmung auf 1.5 bzw. 2°C zu bremsen. Die vergleichsweise kurze Lebensdauer des zweitwichtigsten anthropogenen Treibhausgases Methan (CH4) macht CH4 zu einem attraktiven Ziel für Reduktionsmaßnahmen, da diese zeitnah greifen würden. Allerdings erfordert die Entwicklung effektiver Maßnahmen das Detailverständnis über die verschiedenen Quellen, wobei Änderungen der globalen Wachstumsrate von Methan derzeit allerdings nicht verstanden sind. Gerade die Ursache des starke Wiederanstiegs im atmosphärischen Methan seit 2007 wird kontrovers diskutiert und bleibt somit unverstanden, was im Umkehrschluss bedeutet dass mögliche zukünftige CH4 Emissionsreduktionen nicht unabhängig evaluiert werden können. Das zentrale Ziel dieses Antrags ist deshalb die Messmöglichkeiten des deutschen Forschungsflugzeugs HALO zu erweitern, um zu einem besseren Verständnis verschiedener Methanquellen beitragen zu können. Hierfür schlagen wir die Integration eines Laserspektrometers vor, welches schnelle und präzise Messungen zweier Tracer, die typischerweise für die Analyse des globalen Methanbudgets benutzt wird, erlauben wird: C2H6 (Ethan) und d13C(CH4). Die größte Unsicherheit im globalen Methanbudget resultiert derzeit aus der Unsicherheit der CH4 Emissionen aus natürlichen Feuchtgebieten. Diese Quellen sollen während der CoMet 2.0 im Sommer 2022 im Detail untersucht werden. Die Emissionen aus Feuchtgebieten unterliegen aber typischerweise großen Unsicherheiten in Quellstärke, aber auch in der räumlichen Verteilung und Größe. Außerdem überlappen sie oft mit anderen CH4 Quellen. Dies erschwert die Interpretation von regionalen Flugzeugmessungen und die Zuordnung von CH4 Erhöhungen zu spezifischen Quellen. Da aber verschiedene Quelltypen unterschiedliche Tracersignaturen besitzen, erlauben die Tracer-Messungen des MIRACLE Instruments neuartige Untersuchungen von CH4 Emissionen und werden signifikant zum wissenschaftlichen Output der CoMet 2.0 Mission beitragen. Der größte Teil der experimentellen Arbeiten wird außerhalb dieses Antrag durchgeführt werden. Fokus dieses Projekts ist die finale Optimierung des Instruments für HALO, die Durchführung der Messungen während CoMet 2.0, die technische Auswertung und Qualitätssicherung der Daten und vor allem die wissenschaftliche Interpretation des Datensatzes.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the "High Altitude and Long Range Research Aircraft" (HALO)