Institut für Meteorologie und Klimaforschung

Erstes Manuskript über die Portable Ice Nucleation Chamber PINE wird veröffentlicht

Die erste Studie über den Betrieb und die Operation unserer neuen mobilen Eisnukleationskammer PINE wurde zur Veröffentlichung in der Zeitschrift "Atmospheric Measurement Techniques" angenommen.
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Entwicklerteam von KIT, University of Leeds und Bilfinger Noell GmbH liefern die erste kommerzielle Version des PINE-Instruments.

Das bei "Atmospheric Measurement Techniques" eingereichte Manuskript wird schließlich zur Veröffentlichung angenommen. In dieser Studie stellen wir unsere neue mobile Wolkensimulationskammer "PINE" vor und demonstrieren ihr Funktionsprinzip in einer Reihe von Labor- und Feldstudien. Da das Gerät in der Lage ist, kontinuierlich und automatisiert zu arbeiten, ist es eine der ersten Wolkensimulationskammer, die für die Langzeitüberwachung von INP-Konzentrationen geeignet ist.

PINE wurde in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Prof. Dr. Benjamin Murray von der University of Leeds und der Bilfinger Noell GmbH im Rahmen eines Technologietransferprojekts des KIT entwickelt.

Möhler et al. (2020), The portable ice nucleation experiment PINE: a new online instrument for laboratory studies and automated long-term field observations of ice-nucleating particles, Atmos. Meas. Tech., https://doi.org/10.5194/amt-2020-307
https://amt.copernicus.org/preprints/amt-2020-307/

Zusammenfassung: Atmosphärische eisbildende Partikel (INP) spielen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Phase von Wolken, die ihre Albedo und Lebensdauer beeinflusst. Ein Mangel an Daten über die räumliche und zeitliche Variation von INPs rund um den Globus begrenzt unsere Vorhersagefähigkeit und unser Verständnis von eishaltigen Wolken. Um diese Wissenslücke zu schließen, werden automatisierte Messgeräte benötigt, die INP-Konzentrationen über den gesamten Bereich der troposphärischen Temperaturen robust messen können. In dieser Studie demonstrieren wir die Funktionalität und Kapazität des neuen Instruments "Portable Ice Nucleation Experiment" (PINE) zur Untersuchung von Eisnukleationsprozessen und zur Messung von INP-Konzentrationen unter Bedingungen, die für Mischphasenwolken relevant sind, mit Temperaturen von etwa -10 °C bis etwa -38 °C. PINE ist eine Wolkenexpansionskammer, die Frostbildung an den kalten Wänden vermeidet und dadurch Frostfragmentierung und damit verbundene Hintergrund-Eissignale während des Betriebs ausschließt. Die Entwicklung, das Arbeitsprinzip und die Datenaufbereitung des PINE-Instruments werden im Detail besprochen. Wir stellen umfangreiche laborgestützte Tests vor, bei denen PINE-Messungen mit denen der etablierten AIDA (Aerosol Interaction and Dynamics in the Atmosphere) Wolkensimulationskammer verglichen wurden. Die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung von PINE mit AIDA für das homogene Gefrieren von reinen Wassertröpfchen und die Immersionsgefrieraktivität von mineralischen Aerosolen. Es werden auch Ergebnisse einer ersten Feldkampagne gezeigt, die vom 1. Oktober bis 14. November 2019 am Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Southern Great Plains (SGP) Observatorium in Oklahoma, USA, mit dem neuesten PINE-Design (einer kommerziell erhältlichen PINE-Kammer) durchgeführt wurde und die Fähigkeit von PINE demonstriert, automatisierte Feldmessungen von INP-Konzentrationen mit einer hohen Zeitauflösung von etwa 8 Minuten mit kontinuierlichen Wandtemperaturscans zwischen -5 und -35 °C durchzuführen. Während dieser Feldkampagne wurde PINE 45 Tage lang kontinuierlich vollautomatisch und halbautonom betrieben, was die Fähigkeit dieses neuen Instruments demonstriert, auch für längerfristige Feldmessungen und INP-Überwachungsaktivitäten in Observatorien eingesetzt zu werden.

Das Instrument ist kommerziell über die Bilfinger Noell GmbH erhältlich. Weitere Informationen finden Sie unter https://www.noell.bilfinger.com/pine/#c167514 .

Kontakt und weitere Informationen

Dr. Ottmar Möhler