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Der Monsun und die Treibhausgase

Forschungsflugzeug HALO untersucht den Transport von Treibhausgasen über dem Atlantik

Jülich / Shannon, 18. September 2017 – Der in diesem Jahr besonders starke asiatische Monsun hat erst vor Tagen in Indien für katastrophale Zerstörungen gesorgt. Doch seine Auswirkungen reichen weit über den indischen Subkontinent hinaus – etwa durch den Transport von Treibhausgasen. Diesen Transport untersucht ein Team von Atmosphärenforschern in den nächsten fünf Wochen im Rahmen der Messkampagne WISE. Unter Leitung des Forschungszentrums Jülich und der Johannes Gutenberg-Universität Mainz 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.

Die Luftschichten im Grenzbereich zwischen Troposphäre und Stratosphäre beeinflussen unser Klima erheblich. "In diesem relativ kalten Bereich der Atmosphäre zwischen ca. 5 und 20 Kilometern 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. Martin Riese. "Die Menge und Zusammensetzung dieser Treibhausgase über Europa werden stark durch den Import tropischer Luftmassen beeinflusst."

Das Forschungsflugzeug HALO im Hangar des DLR während der Integration der Instrumente, Ende August 2017. Das Forschungsflugzeug HALO im Hangar des DLR während der Integration der Instrumente, Ende August 2017. Das Infrarotspektrometer GLORIA befindet sich in der Ladebucht unter dem Flugzeugrumpf.
Copyright: Karlsruher Institut für Technologie / Johannes Orphal

So hat sich in den letzten Jahren beispielsweise gezeigt, dass der asiatische Monsun im Sommer und Herbst sich erheblich auf Treibhausgase und Schadstoffe in der unteren Stratosphäre außerhalb der Tropen auswirkt. "Dieser Zusammenhang wurde erstmals im Rahmen der HALO Kampagne TACTS im Jahr 2011 von unseren Mainzer Kollegen um Prof. Peter Hoor nachgewiesen. Herauszufinden, wie groß dieser Einfluss des asiatischen Monsuns auf die auf die Zusammensetzung der Luft in der außertropischen unteren Stratosphäre – und damit auch über Europa – wirklich ist, ist deshalb ein wichtiges Ziel dieser Messkampagne", so Riese. "Zur Verbesserung globaler Klimamodelle müssen solche globalen Transport- und Mischungsvorgänge besser verstanden werden."

Fingerabdrücke der Spurengase

Bei den Messflügen werden speziell entwickelte Geräte eingesetzt, welche innovative Fernerkundungsmethoden mit hochgenauen lokalen Messungen am Flugzeug kombinieren. Um die Messflüge optimal an die meteorologische Situation anzupassen, sind auch Atmosphärenmodellierer des Forschungszentrums vor Ort und nutzen hierzu Vorhersagen des Jülicher Atmosphärenmodells CLaMS.

Vorhersage des CLaMS-Modells für Montag, den 18. September 2017, 12 UhrVorhersage des CLaMS-Modells für Montag, den 18. September 2017, 12 Uhr. Die Farben entsprechen dem Einfluss des Asiatischen Monsuns auf die Zusammensetzung der Luft in der nördlichen Hemisphäre, in ca. 11 km Höhe. Konkret zu sehen ist ein Herkunftstracer, der den prozentualen Luftanteil angibt, der aus bodennahen Atmosphärenschichten in Indien und China durch den Sommermonsun in diese Höhe transportiert wurde.
Copyright: Forschungszentrum Jülich

Ein zentrales Messgerät an Bord von HALO ist das Infrarotspektrometer GLORIA, das Wissenschaftler und Ingenieure des Forschungszentrums Jülich und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gemeinsam entwickelt und gebaut haben. Das Instrument erlaubt erstmals eine dreidimensionale tomographische Vermessung von Temperatur, Wolkenparametern und einer Vielzahl von Spurengasen in der Atmosphäre. "Es stellt quasi die Kombination einer räumlich hochauflösenden Kamera mit einem Infrarotspektrometer dar, welches die Wärmestrahlung der Atmosphäre analysiert und verschiedene Spurengase anhand ihres spektralen 'Fingerabdrucks' identifiziert", erklärt der Jülicher Atmosphärenforscher Dr. Martin Kaufmann.

GLORIA wurde bereits diesen Sommer erfolgreich eingesetzt: auf dem russischen Höhenforschungsflugzeug M55-Geophysica bei einer Messkampagne in Nepal im Bereich des Asiatischen Monsuns. Dadurch ergibt sich nun die einmalige Gelegenheit, die Lebenszyklen von Luftmassen von ihrer Quellregion bis in die untere außertropische Stratosphäre zu studieren. GLORIA dient außerdem als Prototyp für AtmoSat, ein gemeinsames Satellitenprojekt vom Forschungszentrum Jülich und KIT, welches Mitte Juli vom Wissenschaftsrat als herausragend bewertet wurde.

Die Partner

Partner im WISE-Projekt (Wave-driven ISentropic Exchange) sind neben dem Forschungszentrum Jülich und der Universität Mainz 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. HALO wurde aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, der Helmholtz-Gemeinschaft (DFG) und der Max-Planck -Gesellschaft beschafft. Der Betrieb von HALO wird von der DFG, der Max-Planck -Gesellschaft, dem Forschungszentrum Jülich, dem Karlsruher Institut für Technologie, dem Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ in Potsdam und dem Leibniz-Institut für Troposphärenforschung in Leipzig (TROPOS) getragen. Das DLR ist zugleich Eigner und Betreiber des Flugzeugs.

HALO beim Auftanken zum ersten wissenschaftliche Flug von Oberpfaffenhofen mit voller wissenschaftlicher Instrumentierung am 13. September 2017HALO beim Auftanken zum ersten wissenschaftliche Flug von Oberpfaffenhofen mit voller wissenschaftlicher Instrumentierung am 13. September 2017
Copyright: Forschungszentrum Jülich / Martin Riese

Weitere Informationen:

Webseite WISE-Kampagne (auf Englisch)

CLaMS (Chemisch Langrangesches Modell der Stratosphäre)

Höhenforschungsflugzeug untersucht asiatischen Monsun, Pressemitteilung vom 31. Juli 2017

Kampagnenblog der Jülicher Klimaforscher (Englisch): Climate Research Taking Off

Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Stratosphäre (IEK-7), Forschungszentrum Jülich

Ansprechpartner:

Prof. Martin Riese
Institut für Energie- und Klimaforschung, Stratosphäre (IEK-7)
Forschungszentrum Jülich
Tel.: 02461 61-2065
E-Mail: m.riese@fz-juelich.de

Dr. Martin Kaufmann
Institut für Energie- und Klimaforschung, Stratosphäre (IEK-7)
Forschungszentrum Jülich
Tel.: 02461 61-5220
E-Mail: m.kaufmann@fz-juelich.de

Pressekontakt:

Dr. Regine Panknin
Pressereferentin
Forschungszentrum Jülich
Tel.: 02461 61-9054
E-Mail: r.panknin@fz-juelich.de


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