Evaluation des MOZAIC kapazitiven Hygrometers während der luftgetragenen Feldstudie CIRRUS-III

Zusammenfassung. Das MOZAIC kapazitive Hygrometer (MCH) wird normalerweise an Bord von Passagierflugzeugen im Rahmen von MOZAIC (Messung von Ozon durch Airbus in Dienst gestellte Flugzeuge) zur Messung der atmosphärischen relativen Luftfeuchtigkeit (RH) betrieben. Um die Leistung des MCH zu bewerten, wurde das Instrument an Bord eines Learjet 35A Forschungsflugzeugs im Rahmen der CIRRUS-III Feldstudie zusammen mit einem geschlossenen Lyman-α Fluoreszenzhygrometer (Fast in situ Stratospheric Hygrometer, oder FISH) und einem offenen Pfad einstellbaren Diodenlasersystem (Open-path Jülich Stratospheric TDL ExpeRiment, oder OJSTER) zur Messung von Wasserdampf betrieben. Nach der Reduzierung des CIRRUS-III Datensatzes auf Daten, die den Betriebsbedingungen des MOZAIC Flugzeugs entsprechen, ergab die Kreuzkorrelation der 1 Hz RH-Daten zwischen dem MCH und den Referenzinstrumenten FISH (klarer Himmel) und OJSTER (in-Cirrus) eine bemerkenswert gute Übereinstimmung von R2 = 0,92 und der Steigung m = 1,02 und lieferte eine Unsicherheit des MCH von 5 % RH. Die Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktionen der RH, die aus dem MCH und den Referenzinstrumenten abgeleitet wurden, stimmten zwischen 10 und 70 % RH gut hinsichtlich flüssigem Wasser im für die Umgebungstemperaturbereich von ca. −70 bis −40 °C. Die Verwendung der MCH-Daten ist auf Sensortemperaturen über der Kalibriergrenze von Tsensor = −40 °C begrenzt (entspricht einer Umgebungstemperatur von Tambient = −70 °C bei typischer Reisegeschwindigkeit von Langstreckenpassagierflugzeugen). Die gute Leistung des MCH sowohl bei klarem Himmel als auch bei in-Cirrus-Bedingungen zeigte die Robustheit des Sensors auch für den Betrieb innerhalb von Eiskristallen.