Am Institut für Physik der Atmosphäre werden in-situ-Messsysteme für Spurengase entwickelt, optimiert und auf verschiedenen Flugzeugen eingesetzt (HALO, Falcon 20, Geophysica-M55, Lufthansa A340-600). Die vorhandenen Instrumente zur Spurengasmessung dienen dem Nachweis von kurz- und langlebigen Treibhausgasen (O3, CO2 und CH4), reaktiven Stickoxidverbindungen (NO, NO2, HONO, HNO3, NOy), Indikatoren für verschmutzte (CO) bzw. für stratosphärische Luftmassen (HCl, ClONO2), als auch von Aerosolvorläufergasen (SO2). Zur Messung von NO werden Zwei-Kanal-Chemilumineszenzdetektoren eingesetzt, wobei NO2 und höheroxidierte Stickstoffverbindungen (NOy) in einem ersten Analyseschritt mittels verschiedener Reduktionskonverter in NO umgewandelt und so in der Summe gemessen werden können. Die hochempfindliche Chemische Ionisations-Massenspektrometrie (CIMS-Technik) ist durch Verwendung unterschiedlicher Reagenzionen vielseitig einsetzbar und wird derzeit zur Messung von HNO2, HNO3, HCl, ClONO2 und SO2 benutzt. Die CO2- und CH4-Messungen basieren auf dem Prinzip der Cavity-Ringdown-Spektroskopie, O3 wird mit Hilfe der UV-Absorptionsspektrometrie nachgewiesen und die Messung von CO beruht auf dem Prinzip der Vakuum-Resonanzfluoreszenz. Um Transport- und Mischungsprozesse zu studieren, können außerdem Luftmassen mit chemisch inerten, künstlichen Verbindungen (Perfluorkarbone) markiert und in so genannten Lagrange'schen Experimenten, d.h. mit der Strömung, verfolgt werden.