Mainz – Die Auswirkungen des asiatischen Monsunsystems reichen weit über den indischen Subkontinent hinaus – etwa durch den Transport von Verschmutzungen und Treibhausgasen in Höhen zwischen 10 und 20 Kilometer.
Diesen Transport untersucht ein Team von Atmosphärenforschern in den nächsten fünf Wochen im Rahmen der Messkampagne WISE. Unter Leitung der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und des Forschungszentrums Jülich werden von der Basis im irischen Shannon aus insgesamt zwölf Messflüge mit dem Höhenforschungsflugzeug HALO durchgeführt. Sie sollen Aufschluss über Transport- und Mischungsvorgänge in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre geben: Die Luftschichten über dem Atlantischen Ozean spielen eine besondere Rolle für den Austausch von Luftmassen zwischen tropischen und gemäßigten Breiten.
So hat sich in den letzten Jahren beispielsweise gezeigt, dass sich der asiatische Monsun im Sommer und Herbst erheblich auf Treibhausgase und Schadstoffe in der unteren Stratosphäre der Extratropen, d.h. der Höhenregion zwischen 10 und 15 Kilometer außerhalb der Tropen, auswirkt. In einer früheren Messkampagne mit dem Forschungsflugzeug HALO konnten die Wissenschaftler der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Peter Hoor vom Institut für Physik der Atmosphäre in Mainz zeigen, dass im Spätsommer diese Höhenregion über dem Atlantik deutlich vom asiatischen Monsunsystem beeinflusst wird.
„Das Monsunsystem pumpt quasi über Asien die bodennahen Luftmassen in Höhen von 15 Kilometer und höher. Wir konnten mit unseren Messungen zeigen, dass diese Luftmassen des Monsuns in der Höhe bis nach Europa transportiert werden“,
erläutert der Mainzer Atmosphärenwissenschaftler Hoor.
„Unser Ziel ist es, die Mischungsprozesse und Zeitskalen zu untersuchen, die für diesen Transport verantwortlich sind“,
ergänzt sein Kollege Dr. Daniel Kunkel, der die Vorhersagen und Modellrechnungen für die Messkampagne durchführt.
Die Luftschichten im Grenzbereich zwischen Troposphäre und Stratosphäre beeinflussen unser Klima erheblich.
„In diesem relativ kalten Bereich der Atmosphäre zwischen ca. 5 und 20 Kilometer Höhe wirken sich Änderungen in der Konzentration von Treibhausgasen wie Wasserdampf, Ozon und Methan besonders stark auf die Strahlungsbilanz der Atmosphäre aus“,
erklärt der Jülicher Atmosphärenforscher Prof. Dr. Martin Riese.
„Die Menge und Zusammensetzung dieser Treibhausgase über Europa werden stark durch den Import tropischer Luftmassen beeinflusst.“
Fingerabdrücke der Spurengase
Bei den Messflügen werden speziell entwickelte Geräte eingesetzt, welche innovative Fernerkundungsmethoden mit hochgenauen lokalen Messungen am Flugzeug kombinieren. Die Arbeitsgruppe von Peter Hoor führt hochpräzise Messungen von Kohlenmonoxid und Lachgas durch. Aus der Verteilung dieser Stoffe und der Kombination mit anderen gemessenen Größen lassen sich Rückschlüsse auf die Herkunft der vermessenen Luftmassen ziehen. Ein weiteres zentrales Messgerät an Bord von HALO ist das Infrarotspektrometer GLORIA des Forschungszentrums Jülich und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Das Instrument erlaubt eine dreidimensionale tomographische Vermessung von Temperatur, Wolkenparametern und einer Vielzahl von Spurengasen in der Atmosphäre.
Die Kombination dieser verschiedenen Messverfahren erlaubt damit sowohl die Untersuchung der großräumigen Verteilung der Spurengase, als auch detaillierte Untersuchungen zum Verständnis der Prozesse, die zu den beobachteten Verteilungen führen.
Die Partner
Partner im WISE-Projekt (Wave-driven ISentropic Exchange) sind neben dem Forschungszentrum Jülich und der JGU das Karlsruher Institut für Technologie, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt, die Universitäten Heidelberg, Frankfurt und Wuppertal sowie die Physikalisch-Technische Bundesanstalt. Die wissenschaftlichen Flüge werden von einem ca. 90 Personen starken Team unterstützt.
Das Forschungsflugzeug HALO ist eine Gemeinschaftsinitiative deutscher Umwelt- und Klimaforschungseinrichtungen. Gefördert wird HALO durch Zuwendungen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, der Deutschen Forschungsgemeinschaft, der Helmholtz-Gemeinschaft, der Max-Planck-Gesellschaft, der Leibniz-Gemeinschaft, des Freistaates Bayern, des Forschungszentrums Jülich, des Karlsruher Instituts für Technologie, des Deutschen GeoForschungsZentrums und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt.