CARIBIC (Civil Aircraft for the Regular
Investigation of the atmosphere
Based on an Instrument Container)
 
är ett kraftfullt system för detaljerad mätning av atmosfärens sammansättning. Vi mäter alla växthusgaser, många reaktiva gaser och aerosolpartiklar etc. Elva välkända atmosfärsforskningsinstitutioner från sex europeiska nationer deltar.
LUFTHANSA erbjöd oss att använda deras nya lång-distansflygplan AIRBUS A340-600. Därigenom kan CARIBIC samla data från avlägsna platser, t. ex. mellan Sao Paulo och Santiago. Med månatliga flygningar från Frankfurt kan många regioner av stort atmosfärs-vetenskapligt intresse undersökas regelbundet. Mätning medan vi flyger !
Insuget för luft och aerosol är ett exempel på högtekno-logi och ingenjörskonst. Design och konstruktion matchar strikta krav från vetenskap och aviatik. Det är svårt att mäta spårgaser och partiklar vid mycket låga koncentrationer. Systemet måste vara stabilt och fungera väl aerodynamiskt. Övre delen sitter inuti planet.
Installation: En samling rör leder luft utanför flygplanet till den vetenskapliga mätutrustningen. Tolv dagar krävdes för installationen, som avslutades med testflygning. Genom att utnyttja markperioder, kunde LH FlyNet och trådlöst LAN-system installeras utan att A340-600 behövde hållas på marken någon extra tid.
Vid flygning rör sig insuget med hastigheten ca 250 meter/s genom luften. Samling av aerosolpartiklar vid sådana hastigheter är en verklig utmaning. Insuget består av tre aerodynamiska prober och totalt fyra öppningar samt tre optiska miniatyrteleskop för analys m h a solspektrat. En videokamera används för att undersöka moln och ett utlopp släpper ut använd luft.
All vetenskaplig utrustning är installerad i den 3.2 m breda flygfraktskontainern (1500kg). Femton instument som kontrolleras av en huvuddator, analyserar kontinuerligt luft och partiklar. Dessutom tas 28 luftprov för detaljerad laboratorieanalys. Mätkontainern krävde år av forskning och teknikutveckling. Nu genomförs frekventa flygningar, en till två gånger per månad...
Varför CARIBIC ?
Förändringarna i jordens atmosfärskomposition påverkar klimatet. Atmosfären kan betraktas som en mycket stor och komplicerad kemisk reaktor. Miljardtals ton av förorenande partiklar och gaser emitteras till atmosfären varje år, tillsammans med naturligt förekommande ämnen. Väl i luften, transporteras och blandas gaserna och genomgår hundratals kemiska reaktioner. Nya partiklar bildas som påverkar molnbildning samt inverkar direkt på jordens strålningsbalans. Lyckligtvis renar atmosfären sig själv genom att utnyttja solens ultravioletta strålning tillsammans med nederbördsbildning i komplicerad, dynamisk jämvikt mellan föroreningar och reningsmekanismer. Forskare som försöker förstå alla dessa processer behöver naturligtvis observationer. För detta krävs detaljerade data från hela jordklotet, variationer med dygn, säsong samt över flera år. CARIBIC är ett verkligt unikt system baserat på mätningar från ett passagerarflygplan, som producerar sådana data. Idén bakom projektet är logisk, och dess realisering är nu ett faktum.
CARIBIC principal investigators:

Prof. Dr. Dr. hc. mult. Paul Crutzen, MPI Mainz – Vetenskaplig rådgivare
Prof. Dr. Jos Lelieveld, MPI Mainz – Atmosfärens oxiderande förmåga
Prof. Dr. Andreas Macke and Dr. Markus Hermann, TROPOS Leipzig - Aerosolfördelningar
Prof. Dr. Johannes Orphal and Dr. Andreas Zahn, IMK FZ Karlsruhe – Vattenånga- och ozonklimatologier, kortlivade reaktiva gaser
Prof. Dr. Markus Rapp and Dr. Hans Schlager, Dr. Helmut Ziereis, DLR Oberpfaffenhofen – Kväveoxid budget och emissioner från flygplan
Prof. Dr. Ulrich Platt, Dr. Lara Penth, University of Heidelberg – Optiska mätningar, fjärranalys
Dr. David Oram, University of East Anglia, Norwich – Halogenerade kolväten
Prof. Dr. Bengt Martinsson, University of Lund - Aerosolegenskaper
Prof. Dr. Markus Leuenberger, University of Bern –Högprecisionsmätningar av syre
Dr. Ralf Ebinghaus, GKSS Geesthacht – Atmosfärens kvicksilvercykel
Dr. Philippe Ciais, LSCE-CEA, Paris - Koldioxidcykel
Dr. Peter van Velthoven, KNMI, the Netherlands - Meteorologi
Dr. Jonathan Williams, MPI Mainz - Kolvätekemi
Lufthansas flygingenjörer och atmosfärsforskare arbetade nära tillsammans för att skapa denna nya Platt, Dr. Lara Penthform för mer detaljerade studier av jordens atmosfär, över långa distanser och för många år framåt. Tack vare detta utmärkta samarbete kan CARIBIC ta pulsen på atmosfären och följa dess förändring.
CARIBIC presenterades i december 2004 när Tysklands Miljöminister Trittin använde CARIBIC A340-600 för att flyga till klimatmötet i Buenos Aires. Klimatförändring är en utmaning för mänskligheten. Att förstå atmosfären, dess kemi, fysik och sammansättning, är en vetenskaplig och teknologisk utmaning.
Nedan ges en intressant illustration till “luftens ursprung” vid en flygning från Frankfurt till Buenos Aires. När vi lämnar Europa “ser” CARIBIC-flygplanet luft som över en 5-dygnsperiod transporterats ända från Stilla oceanen. Över Spain uppstår komplex blandning av luftmassor i ett lågtryckssystem. Lägg märke till att luften på 11 km höjd, även om den är renare än luften nära jordytan, ofta är förorenad av utsläpp från kontinenterna. När luften stryker över jordytan, tar den upp föroreningar. När det uppstår stark konvektion, lyfts markluften snabbt till flyghöjden, ~ 11 km. I tropikerna var det lugnare. Här förflyttades luften betydligt kortare sträcka över 5 dygn och ibland hade den lyfts från havsytan (grön). Sådan luft kan vara ganska ren pga effekter av den intensiva solstrålningen. Luften renas succesivt av en naturlig process, som vi vill studera i detalj. Exempelvis stora skogsbränder producerar emellertid ihållande förorening som kan transporteras runt hela jordklotet. När vi närmar oss Buenos Aires, uppträder en svagare västlig jetström (detta var i december, dvs sommar i Buenos Aires). Den mörkröda färgen indikerar stratosfärisk luft. För flighter som denna har CARIBIC-teamet tusentals data om luftens sammansättning. För vidare information, www.caribic-atmospheric.com
Translation:
Prof. Bengt G. Martinsson
Div. Nuclear Physics, Lund University
P.O. Box 118, S-22100 Lund, Sweden