Eine Schlüsselaufgabe der Klimaüberwachung ist die Beobachtung der wichtigsten Atmosphärenbestandteile, die den Treibhauseffekt beeinflussen. Außer mit Bodenstationen und Satelliten misst die WMO in ihrem Global Atmosphere Watch (GAW) Programme auch in der Atmosphäre, etwa mithilfe von Flugzeugen, Ballons oder Drohnen. In allen Bereichen liefert die PTB metrologische Unterstützung. Sie ist bei der SI-Rückführung der Messung von H₂O, CO₂, CH₄, N₂O, flüchtigen organischen Verbindungen (sogenannten VOCs) sowie Ruß-Aerosolen aktiv und entwickelt dazu nationale Normale und Messverfahren, beispielsweise auf der Grundlage optisch-spektroskopischer Messungen mit Laser-Fourier-Transformations-Infrarotspektrometern (FTIR) oder innovativer Aerosolmetrologie bis hin zu primären Partikelanzahlnormalen oder der Rückführung von Black-Carbon-Messungen. Wo aufgrund des Anwendungsbereichs eine Kalibrierung optischer Spektrometer nicht möglich ist oder wo stabile, SI-rückgeführte Referenzgase nicht zur Verfügung stehen, bietet die PTB mit der Messung spektraler Moleküldaten die wichtigste Eingangsgröße für spektroskopische Fernerkundungsmessungen an. Gleichzeitig entwickelt sie absolut arbeitende, kalibrationsfreie Laserspektrometer als metrologische Transfernormale, die bei Bedarf auch feldtauglich – etwa für den Einsatz auf Forschungsflugzeugen wie HALO – konzipiert und eingesetzt werden. Die faszinierenden Möglichkeiten der spektroskopischen Transfernormale, der Absolut-Spektraldaten und der Aerosolmetrologie sollen weiter ausgebaut werden.

Seit vielen Jahren leistet die PTB auch die Rückführung von flugzeuggebunden Fernerkundungsmessungen zur Zusammensetzung und Dynamik der Atmosphäre, wie sie bei den verschiedenen Missionen des bildgebenden Infrarot-Fourierspektrometers GLORIA des Forschungszentrums Jülich (FZJ) und des Karlsruher Institutes für Technologie (KIT) auf dem Forschungsflugzeug HALO durchgeführt werden. Für die globalen bodengebundenen Messungen der Infrarotrückstrahlung der Atmosphäre, die im Rahmen des weltweiten Baseline Surface Radiation Network (BSRN) durchgeführt werden, hat die PTB in Zusammenarbeit mit dem World Radiation Center in Davos ein Rückführungskonzept entwickelt und realisiert und wird so in Zukunft auch die Vergleichbarkeit dieser Messungen sicherstellen.

Beteiligte Fachbereiche und Arbeitsgruppe
3.4 Analytische Chemie der Gasphase

7.3 Detektorradiometrie und Strahlungsthermometrie

7.32 Infrarot- Strahlungsthermometrie