CARIBIC (Civil Aircraft for the Regular

Investigation of the atmosphere

Based on an Instrument Container)

CARIBIC 利用仪器集装箱在民用飞机上定期开展大气观测,是为获取详细大气成分数据而建立的一个强大系统。其观测内容包括:各类温室气体、多数反应性气体、各类气溶胶粒子等。该系统由来自欧洲 6 国的 11 个知名大气科学研究机构共同参与。

 

凭借由德国汉莎航空公司提供的一架新的空中客车 A340-600 长途飞机,CARIBIC 可以从遥远的地区如圣保罗和圣地亚哥采集数据。飞机每个月从法兰克福起飞,对大气科学领域关注的许多地区进行定期探测。

飞行的同时开展观测!

 

气体和气溶胶的进气口是一项高科技工程,其设计和制造必须符合严格的科研和航空要求。极低浓度的痕量气体和颗粒物很难测量。该系统还必须确保稳固和性能稳定并符合空气动力学原理。照片中的进气装置上半部分安装在飞机内部。

 

安装:

飞机内部装有一组管路将机舱外的空气导入科学仪器。经过 12 天的安装,CARIBIC 系统通过了试飞测试。观测箱的装卸巧妙地利用了航班降落和 A340-600飞机安装互联网(汉莎 FlyNet )和无线网络系统的时间,不需要额外增加停机时间。

 

进气系统在空气中以约 250 / 秒的巡航速度运动。在这种速度下进行颗粒物采样很有挑战性。进气系统还包括 3 个独立的空气动力学探测器,即,共有 4 个进气口。另外,还有 3 个小型光学望远镜用于借助太阳光谱进行分析。还一台摄像机用来研究云。空气经检测后从出气口排出。

 

所有的科学仪器都安装在一个 3.2 米宽的空运集装箱内(1500 千克)。由一台主机控制 15 套设备对空气和颗粒物进行连续观测。此外,在飞行过程中还同时采集 28 个空气样品用于实验室分析。经过多年的研究和技术改进,这个观测集装箱目前已成为飞行常客,每月航行一至两次...

 

为什么启动 CARIBIC

不断变化的地球大气成分能够引起气候变化。大气可以被看做是一个无限广阔而又极其复杂的化学反应器。每年有数十亿吨污染气体(...以及从自然界如海洋释放的气体)排入大气,仅次于颗粒物(如灰尘等)。这些气体一旦进入大气,就会被输送、混合、并经历数百种化学反应。通常还会生成新的气溶胶颗粒,从而影响云的形成,并直接影响地球的辐射平衡。值得庆幸的是,大气能够借助太阳紫外线的能量自净,于是在污染和清洁之间形成高度复杂的动态平衡。科学家们需要借助观测来阐明各种大气过程。他们需要全球范围的资料、详细的资料、多年的包括白天和夜晚的跨越季节变化的资料。CARIBIC 系统利用民航客机获取这些研究资料,的确算得上独一无二。事实证明这个创意是合理可行的。

 

CARIBIC 主要科学家:

Prof. Dr. Dr. hc. mult. Paul Crutzen,马克思普朗克研究所,美因茨科学指导

Prof. Dr. Jos Lelieveld,马克思普朗克研究所,美因茨大气氧化能力

Prof. Dr. Andreas Macke Dr. Markus Hermann,对流层研究所,莱比锡气溶胶分布

Prof. Dr. Johannes Orphal Dr. Andreas ZahnIMK FZ卡尔斯鲁厄水汽与臭氧气候学短寿命反应性气体

Prof. Dr. Markus Rapp Dr. Hans SchlagerDr. Helmut Ziereis, DLR ,奥伯法芬霍芬氮氧化物收支和飞机排放

Prof. Dr. Ulrich Platt, Dr. Lara Penth海德堡大学光学测量遥感

Dr. David Oram东英吉利大学诺维奇卤代烃研究

Prof. Dr. Bengt Martinsson隆德大学气溶胶特性

Prof. Dr. Markus Leuenberger伯尔尼大学超精密氧气测量

Dr. Ralf EbinghausGKSS Geesthacht – 大气汞循环

Dr. Philippe CiaisLSCE-CEA巴黎二氧化碳循环

Dr. Peter van Velthoven荷兰皇家气象研究所荷兰气象

Dr. Jonathan Williams马克思普朗克研究所美因茨烃类化学


汉莎的航空工程师与大气科学家紧密合作共同打造的这一崭新平台,几年来对地球大气进行着深入细致地、长距离地研究。多亏这种良好的合作,使 CARIBIC 能够把握大气变化的脉搏。

 

2004 12 月,德国环境部部长 Mr. Trittin 乘坐 CARIBIC A340-600 飞机飞往布宜诺斯艾利斯参加在那里举行的气候峰会,并对 CARIBIC 进行了介绍。气候变化是人类面临的一大挑战。了解我们生活的大气,包括它的化学、物理和成分等,是对科学和技术的挑战。

 

下面这幅图展示了从法兰克福飞往布宜诺斯艾利斯的航班观测到的气团来源在飞离欧洲的过程中CARIBIC飞机能看到” 5 天之内最远从太平洋输送过来的气团。在西班牙上空,一个低压系统导致气团混合复杂。注意,尽管距地 11 公里处的高空气团通常要比近地面空气清洁,也还是会经常受到陆地排放的污染。污染随着气团与地球表面接触的机会进入。当强对流发生时,地表空气被迅速抬升至距地约 11 公里的高空。在热带地区,空气相对平静, 5 天内气团移动距离很短,有的来自海洋表面空气的抬升(绿线)。受强太阳辐射的影响,这种气团可能较为干净。气团在强大的自然过程影响下逐渐净化,我们希望对这些过程进行仔细研究。然而,能够造成持续污染的事件如森林大火在全球范围内仍时有发生。当靠近布宜诺斯艾利斯时,能够看到一个较弱的西风急流(观测时间是 12 月,因此布宜诺斯艾利斯正处在夏季)。深红色的线条表示平流层气团。 CARIBIC 团队对类似这样的航线有大量的大气成分资料。更多信息请访问网站 www.caribic-atmospheric.com

 

Translation: Wang, Ying
Max Planck Institute for Chemistry,
Department of Atmospheric Chemistry