Work Package Field (WP-F): Field experiments and long-term atmospheric measurements

In der ersten INUIT-Phase organisierte das WP-F (Work Package Field) zwei Feldmesskampagnen, die von den INUIT Teilprojekten RP1, RP2, RP8 und RP9 gemeinsam mit externen nationalen und internationalen Partnern durchgeführt wurden. Die erste Feldmesskampagne diente als Testkampagne. Ziel der zweiten Kampagne war die Analyse von Eispartikelresiduen (IPR) und INP unter realen Umgebungsbedingungen.

 

 

Testkampagne INUIT-TO
Diese Kampagne fand im August 2012 am Taunus Observatorium (TO) statt, einer Messstation der Goethe-Universität Frankfurt. Das Hauptziel war ein erster Test der neu entwickelten Kopplungsmethoden für die INP-Messungen, die innerhalb INUIT umgesetzt werden sollten. Aus dieser Testkampagne wurden wichtige Erkenntnisse zur Kombination von FINCH, IN-PCVI und ALABAMA gewonnen. Daneben wurden andere atmosphärische Aerosol- und Gasphasendaten erfasst, zum Teil durch die INUIT-Gruppe, aber auch durch externe Partner von der Universität Mainz (T. Hoffmann) und dem Max-Planck-Institut für Chemie (J. Crowley, J. Williams).


Weitere Informationen zur Testkampagne können Sie hier finden:
http://www.mpic.de/en/research/particle-chemistry/schneider-group/projects/inuit/inuit-to.html

 

 

Feldkampagne INUIT-JFJ/CLACE 2013
Die Hauptfeldkampagne der ersten INUIT-Phase wurde im Januar und Februar 2013 auf der hochalpinen Forschungsstation Jungfraujoch durchgeführt. Diese Feldkampagne war ein gemeinsames Projekt der INUIT-Forschergruppe und des CLACE-Projektes, das vom Paul Scherrer Institut (PSI), Schweiz, initiiert wurde. Zu den externen Partnern gehörten die University of Manchester, die ETH Zürich und die Universität Gießen.
Die Ergebnisse lieferten wichtige Einblicke in die chemische und physikalischen Eigenschaften der Eispartikelresiduen (IPR), die im INUIT-Sonderbandveröffentlicht wurden (Schenk et al., 2014; Schmidt et al., 2015; Worringen et al., 2015). Insbesondere die große Menge organischen Materials in den IPR und die hohe Variabilität zwischen verschiedenen Wolkenereignissen waren so nicht erwartet worden.


http://www.mpic.de/en/research/particle-chemistry/schneider-group/projects/inuit/inuit-jfj.html

 

 

Während INUIT Phase 2 wird das Work Package Field die Zusammenarbeit unter den einzelnen INUIT Teilprojekten weiter fortsetzen, um INP und IPR unter Umgebungsbedingungen zu untersuchen.

 

Die Ziele für INUIT Phase 2 sind:

  • Extraktion von nukleierten Eispartikeln aus einem IN Zähler mit einem bepumpten Gegenstromimpaktor (PCVI) mit anschließender Analyse der INP durch verschiedene Analysemethoden (Aerosolmassenspektrometrie, Rasterelektronenmikroskopie)
  • Schließung bezüglich der INP-Anzahlkonzentration zwischen Modelvorhersagen (durch das WP-M) und Messungen durch das gekoppelte System IN-Zähler- Pump-CVI-Massenspektrometer
  • Physikalisch-chemische Charakterisierung der mit dem Eis-Gegenstromimpaktor aus Mischphasenwolken extrahierten IPR
  • Kontinuierliche Messungen der INP Konzentrationen an einem ausgewählten Feldstandort
  • Teilnahme mit Feldinstrumentierung an Labor-Eisnukleationsmessungen, organisiert durch das WP-F
  • Weiterentwicklung der Messtechniken, um Kontamination und Artefakte zu entfernen und Stabilität und Sensitivität zu verbessern

 

Die Feldkampagnen in INUIT-2 beinhalten:
• Kampagne I: INP-Schließungsexperiment (INUIT-Cyprus 2016)
• Kampagne II: IPR und INP in Mischphasenwolken (INUIT-JFJ 2017)
• Umfangreiche Zeitreihenmessungen am Kleinen Feldberg
• INP Workshop Storm Peak

 


INP-Schließungsexperiment (INUIT-Zypern 2016)

Unser Ziel, gemeinsam mit den WP-M und WP-L, ist die INP-Schließung anhand von Vergleichen von vorhergesagten INP Anzahlkonzentrationen aus den gemessenen Aerosoldaten und den INP-Messungen. Als Input-Daten für die Modellierung ist die größenaufgelöste Aerosol-Zusammensetzung einschließlich Mischungszustand nötig. Die Parametrisierungen für die IN Aktivität, die vom WP-L in der 1. INUIT-Phase erarbeitet wurden, werden genutzt, um die INP aus den gemessenen Aerosol-Eigenschaften vorherzusagen, und die Ergebnisse mit den Feldmessungen von INP zu vergleichen.

 

© J. Schneider, MPIC

 

Eine derartiges Experiment muss in einem Gebiet mit hohen INP Konzentrationen stattfinden, folglich idealerweise in Südeuropa, wo Saharastaub einen großen Einfluss hat. Zusätzlich sind maritime Aerosole als potentielle INP von großem Interesse. Daher wurde entschieden, das INP-Schließungsexperiment auf Zypern an der Feldstation Agia Marina Xyliatou (550 m ü. NN, 35°02'18''N, 33°03'38''E) durchzuführen. Diese Studie wird in enger Zusammenarbeit mit dem Cyprus Institute und externen Partnern wie z.B. der ETH Zürich durchgeführt werden. Die Feldkampagne ist für April 2016 geplant.

 

Mischphasenwolken-Kampagne

Um die Sammlung von Daten in realen Eiswolken weiter fortzusetzen, wird INUIT ein zweites Feldexperiment auf der Hochalpinen Forschungsstation Jungfraujoch durchführen. Die Ergebnisse der 1. INUIT-Phase zeigen, dass die Variabilität der IPR-Zusammensetzungen zwischen verschiedenen Wolkenereignissen sehr hoch ist (Schmidt et al., 2014; siehe oben). Weiterhin zeigen Vergleiche mit früheren CLACE-Experimenten (Kamphus et al., 2010), dass auch die Jahr-zu-Jahr-Variabilität sehr hoch ist. Wir werden daher im Rahmen von INUIT ein Mischphasenwolken-Experiment am Jungfraujoch durchführen, in Kooperation mit einem CLACE-Experiment des Paul Scherrer Instituts, Schweiz (PSI). Das PSI plant ein großes Experiment im Winter 2017 und hat sich schon bereit erklärt, die Teilnahme der INUIT Gruppen zu unterstützen. Derzeit ist die Kampagne für Januar/Februar 2017 geplant.

 

 

 

 

References:

 

Kamphus, M., Ettner-Mahl, M., Klimach, T., Drewnick, F., Keller, L., Cziczo, D. J., Mertes, S., Borrmann, S., and Curtius, J.: Chemical composition of ambient aerosol, ice residues and cloud droplet residues in mixed-phase clouds: single particle analysis during the Cloud and Aerosol Characterization Experiment (CLACE 6), Atmospheric Chemistry and Physics, 10, 8077-8095, 10.5194/acp-10-8077-2010, 2010.

Schenk, L. P., Mertes, S., Kästner, U., Frank, F., Nillius, B., Bundke, U., Rose, D., Schmidt, S., Schneider, J., Worringen, A., Kandler, K., Bukowiecki, N., Ebert, M., Curtius, J., and Stratmann, F.: Characterization and first results of an ice nucleating particle measurement system based on counterflow virtual impactor technique, Atmos. Meas. Tech. Discuss., 7, 10585-10617, doi:10.5194/amtd-7-10585-2014, 2014.

Schmidt, S., Schneider, J., Klimach, T., Mertes, S., Schenk, L. P., Curtius, J., Kupiszewski, P., Hammer, E., Vochezer, P., Lloyd, G., Ebert, M., Kandler, K., Weinbruch, S., and Borrmann, S.: In-situ single submicron particle composition analysis of ice residuals from mountain-top mixed-phase clouds in Central Europe, Atmos. Chem. Phys. Discuss., 15, 4677-4724, doi:10.5194/acpd-15-4677-2015, 2015.

Worringen, A., Kandler, K., Benker, N., Dirsch, T., Mertes, S., Schenk, L., Kästner, U., Frank, F., Nillius, B., Bundke, U., Rose, D., Curtius, J., Kupiszewski, P., Weingartner, E., Vochezer, P., Schneider, J., Schmidt, S., Weinbruch, S., and Ebert, M.: Single-particle characterization of ice-nucleating particles and ice particle residuals sampled by three different techniques, Atmos. Chem. Phys., 15, 4161-4178, doi:10.5194/acp-15-4161-2015, 2015.