Atmosphärische Spurenstoffe und ihre Sondierung

In der Zeit des globalen Wandels stellt die Untersuchung der Erdatmosphäre eine große Herausforderung dar. Zum einen werden für belastbare Wettervorhersagen ständig meteorologische Parameter benötigt. Zum anderen ist der durch natürliche und menschliche Ursachen beschleunigte Wandel der Atmosphäre so besorgniserregend, dass die möglichen Folgen dieses Wandels für die heutige und zukünftige Zivilisation besser vorhergesagt werden sollten. Hierfür sind umfangreiche und genaue Untersuchungen der atmosphärischen Zusammensetzung, der Strahlung in der Atmosphäre, des Energiebudgets und der Dynamik notwendig. Solche Untersuchungen werden u.a. mit in‐situ‐Methoden praktisch in allen Regionen der Atmosphäre durchgeführt, wobei raffinierte Messinstrumente auf unterschiedlichen Fluggeräten (Zeppeline, Flugzeuge, Ballone, und Raketen) eingesetzt werden. Die Fernerkundung atmosphärischer Spurenstoffe und Parameter ist praktisch nur durch die Analyse elektromagnetischer Strahlung möglich. Identifiziert werden die Moleküle aufgrund ihrer charakteristischen Spektren; die Konzentration der Spurenstoffe ergibt sich aus der Stärke der thermischen Emission oder der Abschwächung eines externen Signals. Vor etwas mehr als 45 Jahren wurde das erste Bild der Erde vom Weltraum aus aufgenommen. Seither sind Satellitenbilder zum vertrauten Bestandteil unserer Alltagswelt und zum unerlässlichen Hilfsmittel der Meteorologie geworden. Neben der bildgebenden Fernerkundung wurden seither aber auch spektroskopische Satelliteninstrumente entwickelt und eingesetzt. Solche Instrumente arbeiten in verschiedenen Spektralbereichen und erlauben heute die Messung einer Vielzahl von atmosphärischen Spurenstoffen auf globaler Skala.