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CRISTA-NF (Cryogenic Infrared Spectrometers and Telescope for the Atmosphere - New Frontiers) ist ein Infrarot-Horizontsondierer, der an Bord des russischen Höhenforschungsflugzeuges M55-Geophysica eingesetzt wird. Das Instrument misst thermische Emissionen der Atmosphäre im Spektralbereich von 4 - 15 µm zwischen Flughöhe ( ≈ 20 km) und ungefähr 5 km. CRISTA-NF hat erfolgreich an einer großen polaren Flugzeugmesskampagne innerhalb des EU FP7-Projekts RECONCILE (Reconciliation of essential process parameters for an enhanced predictability of Arctic stratospheric ozone loss and its climate interactions) in Kiruna (Schweden) von Mitte Januar bis Mitte März 2010 teilgenommen. Die Vorbereitung des Instruments auf die Kampagne einschließlich der Kalibrationsmessungen, sowie die Durchführung der Messungen während der Kampagne waren Bestandteil dieser Arbeit. Die von CRISTA-NF gemessenen Emissionsspektren werden verwendet, um polare Stratosphärenwolken (PSCs) zu erkennen und ihre Zusammensetzung (NAT, STS, Eis) zu untersuchen. PSCs wurden während der ersten fünf Flüge der Kampagne (17.01. – 25.01.2010) beobachtet. Mit Hilfe der Messungen und meteorologischen Daten kann eine stratosphärische Eiswolke, die sich während des ersten Fluges oberhalb der Flughöhe befand, identifiziert werden. Die Beobachtung von polaren Stratosphärenwolken, die aus einer großen Anzahl von kleinen NAT-Teilchen (mittlerer Radius < 3 µm) bestehen (oder klar dominiert sind), kann mit Hilfe der Analyse ausgeschlossen werden. Die Messungen ermöglichen die Bestimmung der Mischungsverhältnisse mehrerer Spurengase (z.B. CFC-11, O₃, HNO₃) mit einer bis jetzt unerreichten vertikalen Auflösung von ungefähr 500 – 600m (oder weniger für CFC-11) über mehrere Kilometer unterhalb der Flughöhe und einem horizontalen Sampling von ≈ 15km entlang des Flugpfades. Vergleiche mit insitu- und Fernerkundungsmessungen bestätigen die Qualität der bestimmten Mischungsverhältnisse. Flug 11 der Kampagne, der am 2. März im Bereich des Polarwirbels stattfand, wird im Detail untersucht. Während des Fluges wurden der Polarwirbel (einschließlich der Unterkante) und zwei Filamente unterschiedlicher Herkunft beobachtet. Diese Filamente werden mit Hilfe von O₃-CFC-11-Relationen eindeutig als ein Vortexfilament und ein Filament anderer Herkunft indentifiziert. Die erzielten Ergebnisse werden mit CLaMS (Chemical Lagrangian Model of the Stratosphere) Simulationen verglichen, um die Leistungsfähigkeit des Modells hinsichtlich Transport und chemischen Prozessen zu beurteilen. CLaMS ermöglicht die Simulation sehr kleinskaliger Transportprozesse. Die Vergleiche zeigen aber eine Unterschätzung des Ozonverlusts im Polarwirbel. Zusätzlich wird ein Modellkonzept, das künstliche Tracer verwendet und die Unterscheidung von Luftmassen bezüglich ihrer Herkunft ermöglicht, überprüft. Der Initialisierungszeitpunkt dieser Tracer ist dabei von großer Bedeutung, um Simulationsergebnisse zu erhalten, die vergleichbar zu den Beobachtungen sind und zusätzliche Informationen über die Luftmassenherkunft liefern. Zudem werden die künstlichen Tracer verwendet, um die Auswirkung eines Wirbelsplits im Dezember 2009 auf die Luftmassenzusammensetzung innerhalb des Wirbels zu bestimmen.

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