CARIBIC (Civil Aircraft for the Regular
Investigation of the atmosphere
Based on an Instrument Container)
 
je vysoce výkonný systém pro výzkum atmosféry, jehož pomocí jsou měřeny všechny klimaticky relevantní skleníkové plyny, mnoho reaktivních stopových plynů, aerosolů atd. Na tomto projektu se podílí jedenáct známých výzkumných institutů ze šesti evropských zemí.
LUFTHANSA dala k dispozici jedno z jejích nových dálkových letadel typu AIRBUS A340-600. To umožňuje projektu CARIBIC sbírat data z odlehlých míst, jako například mezi San Paulem a Santiagem de Chille. Během letů z Frankfurtu nad Mohanem jsou pravidelně každý měsíc zkoumány oblasti, které mají velký význam pro výzkum atmosféry. Tedy měření za letu!
Systém přívodu vzduchu tvoří vyspělá technologie, která splňuje náročné vědecké a letecké požadavky. Systém umožňuje odběr stopových plynů a aerosolových částic bez jakýchkoli artefaktů, je stabilní a aerodynamicky optimalizovaný. Dolní nenalakovaná část je zapuštěna do trupu letadla.
Vzorky okolního vzduchu jsou uvnitř letadla pomocí trubek přiváděny k vědeckým přístrojům. Instalace systému CARIBIC celkově trvala 12 dní a byla zakončena zkušebním letem. Systém CARIBIC byl nainstalován v době dovybavování letadla internetovým spojením (LH FlyNet) a bezdrátovým LAN-Systémem tak, aby nedošlo k dodatečným prostojům letadla.
Při rychlosti letadla okolo 250 m/s je odběr vzorků aerosolových částic velmi náročný. Systém přívodu vzduchu se skládá ze 3 jednotlivých dílů s celkově 4 vstupy. Další 3 miniaturní optické teleskopy umožňují spektrální analýzu slunečního světla. Monitorování okolních mraků zajišťuje videokamera. Nasátý vzduch je po analýze vypuštěn zpět do okolí.
Vědecké přístroje jsou zabudované v 3,2m širokém přepravním kontejneru (1500kg). Patnáct měřících přístrojů řízených centrálním počítačem kontinuálně analyzuje vzduch a aerosolové částice. Kromě toho je při každém letu odebráno 28 vzorků vzduchu, které jsou následně detailně analyzovány v laboratoři. Výzkum a vývoj všech přístrojů v kontejneru vyžadoval několik let. Dnes se z kontejneru stal tzv.“frequent flyer“, který létá jednou až dvakrát do měsíce . . .
Proč CARIBIC?
Změny složení atmosféry země mají vliv na zemské klima. Atmosféru si lze představit jako jeden velký komplexní reaktor. Miliardy tun částic a plynů jsou každým rokem vnášeny do atmosféry, buď z přírodních zdrojů nebo jako následek lidských aktivit. Ve vzduchu jsou tyto plyny dále transportovány a promíchávány a zároveň se zúčastňují stovek různých chemických reakcí. Přitom vznikají nové aerosolové částice, které ovlivňují vznik mraků a tím i zemskou radiační rovnováhu. Naštěstí v atmosféře probíhají za účasti ultrafialového záření samočisticí procesy, které zajišťují komplexní dynamickou rovnováhu mezi znečištěním a samočištěním. Aby bylo možné všem těmto procesům porozumět, potřebují vědci detailní data na základě pozorování celé planety, za všech ročních období, ve dne i v noci a v časových intervalech několika let. CARIBIC je jedinečný systém, který za pomoci osobního letadla právě tyto data získává. Myšlenka použití cestovního letadla se přímo nabízí, avšak teprve projekt CARIBIC ji plně realizuje.
Vedení projektu CARIBIC:
Prof. Dr. Dr. hc. mult. Paul Crutzen, MPI Mainz – vědecký poradce
Prof. Dr. Jos Lelieveld, MPI Mainz – oxidační kapacita atmosféry
Prof. Dr. Andreas Macke a Dr. Markus Hermann, TROPOS Leipzig – distribuce aerosolů
Prof. Dr. Johannes Orphal a Dr. Andreas Zahn, IMK FZ Karlsruhe - klimatologie vody, ozonu a stopových plynů s krátkou dobou života
Prof. Dr. Markus Rapp a Dr. Hans Schlager, Dr. Helmut Ziereis, DLR Oberpfaffenhofen – oxidy dusíku-oběh a emise z letecké dopravy
Prof. Dr. Ulrich Platt, Dr. Lara Penth, University of Heidelberg – optický dálkový průzkum
Dr. David Oram, University of East Anglia, Norwich – výzkum halogenních organických sloučenin
Prof. Dr. Bengt Martinsson, University of Lund – morfologie a složení aerosolů
Prof. Dr. Markus Leuenberger, University of Bern – vysoce přesné stanovení kyslíku
Dr. Ralf Ebinghaus, GKSS Geesthacht – koloběh rtuti v atmosféře
Dr. Philippe Ciais, LSCE-CEA, Paris – koloběh oxidu uhličitého
Dr. Peter van Velthoven, KNMI, the Netherlands - meteorologie
Dr. Jonathan Williams, MPI Mainz – koloběh skleníkových plynů a uhlovodíků –
Letečtí inženýři Lufthansy v úzké spolupráci s vědci vytvořili tuto novou platformu pro dlouhodobý, detailní a velkoprostorový výzkum zemské atmosféry. Díky skvělé spolupráci je CARIBIC schopen popsat změny zemské atmosféry.
CARIBIC byl poprvé prezentován v prosinci 2004, kdy CARIBIC AIRBUS A340-600 spolu s německým ministrem životního prostředí Trittinem na palubě letěl na konferenci o klimatu do Buenos Aires. Změna klimatu je problém celého lidstva, pochopení atmosférických procesů, ať už chemických čí fyzikálních, je pro dnešní vědce velkou výzvou.
Na obrázku dole je znázorněn původ vzduchu, který byl analyzován během letu z Frankfurtu nad Mohanem do Buenos Aires. Po opuštění Evropy se CARIBIC AIRBUS setkává s masami vzduchu, které sem byly přetransportovány během 5 dní z oblasti tichého oceánu. Nad Španělskem způsobil systém nízkého tlaku vzduchu komplexní promíchání. Přestože všeobecně je vzduch ve výšce 11 km čistější než vzduch u zemského povrchu, může být znečištěn kontinentálními emisemi. Znečištěný vzduch je od zemského povrchu díky silné konvekci rychle vyzdvižen až do výšky cca 11 km. V tropech je situace klidnější, masy vzduchu urazí během 5 dní jen kratší vzdálenosti, občas je konvekcí vyzdvižen i vzduch, který byl v kontaktu s hladinou oceánu (zelená). Tento vzduch je velmi čistý a to hlavně díky procesům, které způsobuje sluneční záření. Tyto procesy detailně studujeme. Na druhé straně lesní požáry způsobují přetrvávající znečištění vzduchu rozptýlené po celé planetě. Při letu k Buenos Aires vidíme slabý západní příliv vzduchu. Tmavou červenou barvou je označen stratosférický vzduch. Právě díky těmto letům získává CARIBIC tým tisíce dat, která vypovídají o složení vzduchu. Více informací najdete na dalších stranách těchto domovských stránek.
Translation: Martin Pupek, MPI Mainz