Forschungsflugzeug HALO untersucht Atmosphäre über den Wolken
7. September 2012
Erste Messungen unter Beteiligung von Heidelberger Forschern gestartet
Foto: Aero-Art Frank Herzog
Eine für das Klimageschehen besonders wichtige Region der Atmosphäre befindet sich über den Wolken: die Tropopause. Darunter liegt die Troposphäre, die das Wetter bestimmt, und darüber die Stratosphäre mit ihrer schützenden Ozonschicht. Der Luftaustausch zwischen den beiden sehr unterschiedlichen Regionen hat einen großen Einfluss auf die Wärmebilanz und die Bodentemperaturen der Erde. Erste Atmosphärenmessungen des Forschungsflugzeugs HALO, an denen auch Wissenschaftler um Prof. Dr. Klaus Pfeilsticker vom Institut für Umweltphysik der Universität Heidelberg beteiligt sind, widmen sich der Untersuchung dieser Region. Koordiniert wird das Projekt von Forschern der Goethe-Universität Frankfurt.
Bisher waren Messungen in der Tropopause schwierig, weil sich die Lage dieser Grenzschicht vom Äquator bis zu den Polen in der Höhe ändert. Mit HALO (High Altitude and Long Range Research Aircraft) konnten Atmosphärenforscher nun erstmals mit einem einzigen Flug Messungen von den mittleren Breiten bis in die Subtropen ausführen. Das Flugzeug erreicht eine Gipfelhöhe von über 15 Kilometern und kann eine vergleichsweise große Nutzlast wissenschaftlicher Instrumente von circa zwei Tonnen tragen. Kurz nach der Übergabe von HALO am 20. August durch die Bundesministerin für Bildung und Forschung begann die von der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderte Messkampagne „Transport and Composition in the Upper Troposphere/Lowermost Stratosphere“ (TACTS). Bislang konnten vier erfolgreiche Messflüge im Tropopausenbereich durchgeführt werden.
Was die Wissenschaftler interessiert, ist der Austausch von Luft zwischen der feuchten Troposphäre und der trockenen und ozonreichen Stratosphäre, denn er beeinflusst die chemische Zusammensetzung in der Tropopause. Dabei geht es um die starken chemischen Unterschiede in Kombination mit Änderungen des Temperaturverlaufs. Sie führen dazu, dass Änderungen in der Tropopause einen großen Einfluss auf die Strahlung in der Atmosphäre haben.
Die Wissenschaftler haben eine Messausrüstung zusammengestellt, die es erlaubt, die wichtigsten atmosphärischen Gase in der Tropopause zu messen. Darunter ist auch ein neues Messgerät, das hochpräzise Daten von Spurengasen liefert, die sich zur Rekonstruktion von Transportprozessen und Transportzeiten eignen. Diese Messungen tragen dazu bei, die komplexen atmosphärischen Prozesse zu verstehen.
Nach den Worten von des Projektleiters Prof. Dr. Andreas Engel von der Universität Frankfurt lassen die ersten Ergebnisse vermuten, dass der Luftaustausch zwischen der oberen tropischen Troposphäre und dem untersten Teil der Stratosphäre während der Sommermonate besonders effektiv ist. In dieser Zeit sind die starken subtropischen Strahlströme relativ schwach ausgeprägt und stören deshalb den Luftaustausch wesentlich weniger als in anderen Jahreszeiten, so die Vermutung der Wissenschaftler. Genauere Erkenntnisse über die Prozesse soll ein Vergleich der Messungen mit Modellrechnungen und meteorologischen Daten ergeben. Dadurch soll eine präzisere Darstellung der wichtigen Tropopausenregion in Klimamodellen erreicht werden, um zukünftige Klimaänderungen besser vorhersagen zu können.
HALO ist eine Gemeinschaftsinitiative deutscher Umwelt- und Klimaforschungseinrichtungen. Das Forschungsflugzeug wird betrieben vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung, der Helmholtz-Gemeinschaft, der Deutschen Forschungsgemeinschaft, der Max-Planck-Gesellschaft, dem Freistaat Bayern, dem Forschungszentrums Jülich (FZJ), dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) sowie dem DLR. An der TACTS Mission sind neben den Universitäten Frankfurt und Heidelberg auch die Universitäten Mainz und Wuppertal sowie das FZJ, das KIT, die Physikalisch-Technische Bundesanstalt und das DLR beteiligt.
