Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Weshalb die Ausbreitung von Vulkanaschewolken schwer vorhersagbar ist

30.05.2011
Informationen vom Ausbruchsort entscheiden über die Qualität der Vorhersagemodelle

In welche Höhe ein Vulkan seine Asche schleudert sowie welche Partikelgrößen und -konzentrationen am Ausbruchsort vorkommen ist mitentscheidend für die Qualität der Ausbreitungsprognose.

Zu diesem Ergebnis kommen Forscher des Leibniz-Institutes für Troposphärenforschung (IfT), der Universität Leeds und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) anhand einer Simulation der Ausbreitung der Asche des 2010 ausgebrochenen isländischen Vulkans Eyjafjallajökull.

Die gewonnenen Erkenntnisse könnten die Modelle in Zukunft verbessern und damit auch die Genauigkeit der Vorhersage der Aschekonzentration bei künftigen Ausbrüchen, schreiben die Forscher in der Online-Ausgabe des Fachblatts Atmospheric Environment. In ihrer Untersuchung hatten sie den Transport der Aschewolke simuliert und mit verschiedensten Messwerten verglichen.

Nach dem Ausbruch des Eyjafjallajökulls im April/Mai 2010 hatten die Behörden sicherheitshalber große Teile des europäischen Luftraumes gesperrt, was in der ersten Woche zu mehr als 100.000 ersatzlos gestrichenen Flügen geführt hatte.

Das entstandene Verkehrschaos hatte heftige Kritik bei Fluggesellschaften und Passagieren ausgelöst, da sich die Behörden dabei lediglich auf Ausbreitungsmodelle gestützt hatten. Auch beim Ausbruch des isländischen Vulkans Grimsvötn im Mai 2011 gab es kurzzeitige Sperrungen des Luftraumes, die sich auf die Modelle des Volcanic Ash Advisory Centre (VAAC) in London stützten. Die Qualität solcher Ausbreitungsmodelle ist daher von großer Bedeutung für den Luftverkehr.

Im Gegensatz zu Sandstaub kann die Vulkanasche in den Triebwerke moderner Flugzeuge schmelzen und diese dabei ernsthaft beschädigen. Aus Sicherheitsgründen wurden daher Grenzwerte für die Konzentration der Asche festgelegt: Bei Konzentrationen unter 200 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft wird davon ausgegangen, dass kein Risiko für den Flugverkehr besteht. Ab Konzentrationen von 2000 Mikrogramm pro Kubikmeter ist der Flugverkehr dagegen verboten. Ausbreitungsmodelle müssen daher nicht nur den Weg und die Geschwindigkeit der Aschewolke vorhersagen, sondern auch die Konzentration der Aschepartikel.

Die Forscher hatten in ihrer jetzt publizierten Studie die Ascheausbreitung für die Tage zwischen dem 14. und 18. April 2010 simuliert. Als Eingabedaten dienten unter anderem Satellitendaten zur Bestimmung der Höhe der Vulkanaschewolke sowie Ergebnisse von Flugzeugmessungen des DLR zur Größenverteilung der Aschepartikel. Die Modellergebnisse wurden mit verschiedensten Messwerten aus Europa verglichen. Darunter befanden sich auch Messwerte des Leipziger Lidars am IfT, das mit Hilfe eines Laserstrahls die Aschewolke über Leipzig untersuchen konnte. „Für den Vergleich zwischen Realität und Modell haben wir eine Simulation des bei uns entwickelten Aerosoltransportmodell COSMO-MUSCAT genutzt“, berichtet Dr. Ina Tegen vom IfT. „Dabei zeigte sich, dass die zeitliche und räumliche Ausbreitung in den Modellen gut funktioniert, aber die Prognosen über die Konzentration der Aschepartikel noch ungenau sind.“ Aus Sicht der Wissenschaftler liegt das vor allem an den Eingangsdaten. Sind die Aussagen über die Höhe des Vulkanausbruchs oder die Partikelkonzentrationen am Ausbruchsort nicht ausreichend bekannt, dann setzen sich diese Fehler in der Prognose fort und können zu ungenauen Beurteilungen über die Sicherheit der Flugzeuge in der Luft führen.

Da sich die Asche in verschiedenen Luftschichten je nach Höhe unterschiedlich ausbreiten kann, werden Informationen gebraucht, in welche Höhen der Vulkan welche Aschemengen schleudert. Für die Troposphärenforscher war der Ausbruch des Eyjafjallajökulls eine Gelegenheit, das Wissen über die Ausbreitung von Staubpartikeln in der Atmosphäre zu verbessern, denn diese winzigen Partikel sind nicht nur von Bedeutung für das Klima, sondern können auch vielfältige Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben.

Tilo Arnhold

Publikationen:
Heinold, B., Tegen, I., Wolke, R., Ansmann, A., Mattis, I., Minikin, A., Schumann, U., Weinzierl, B.: Simulations of the 2010 Eyjafjallajökull volcanic ash dispersal over Europe using COSMO-MUSCAT, Atmospheric Environment (2011).
http://dx.doi.org/10.1016/j.atmosenv.2011.05.021
Ansmann, A., Tesche, M., Seifert, P., Groß, S., Freudenthaler, V., Apituley, A., Wilson, K.M., Serikov, I., Linné, H., Heinold, B., Hiebsch, A., Schnell, F., Schmidt, J., Mattis, I., Wandinger, U., Wiegner, M., 2011. Ash and fine-mode particle mass profiles from EARLINET-AERONET observations over central Europe after the eruptions of the Eyjafjallajokull volcano in 2010. Journal of Geophysical Research, in press.
http://dx.doi.org/10.1029/2010JD015567
http://www.agu.org/contents/journals/ViewPapersInPress.do?journalCode=JD&sortBy=author
Dacre, H., A. Ansmann, I. Mattis, L. Clarisse, A. L.M. Grant, R. Hogan, S.E. Belcher, D. Thomson, B. Devenish, F. Marenco, M. Hort, and J. Haywood (2011): Evaluating the structure and magnitude of the ash plume during the initial phase of the 2010 Eyjafjallajokull eruption using lidar observations and NAME simulations. J. Geophys. Res., in press.

http://dx.doi.org/10.1029/2011JD015608

Links:
Lidar-Messstation Leipzig des IfT:
http://polly.tropos.de/martha/quicklook.php
Lidar-Messnetz “Polly”:
http://polly.tropos.de/lidar/index.php
EARLINET-Messnetz:
http://www.earlinet.org/
Aerosoltransportmodell COSMO-MUSCAT:
http://projects.tropos.de/cosmo_muscat/
Modellvorhersage der Vulkanaschekonzentration des VAAC London:
http://www.metoffice.gov.uk/volcano/public/natlantic.html
Weitere Infos:
Dr. Ina Tegen / Dr. Albert Ansmann / Prof. Dr. Andreas Macke
Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (IfT)
Tel. 0341-235-2149, -2149, -3210
http://www.tropos.de/ift_personal.html
Das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Ihr gehören zurzeit 87 Forschungsinstitute und Serviceeinrichtungen für die Forschung sowie zwei assoziierte Mitglieder an. Die Ausrichtung der Leibniz-Institute reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Sozial- und Raumwissenschaften bis hin zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute bearbeiten gesamtgesellschaftlich relevante Fragestellungen strategisch und themenorientiert. Dabei bedienen sie sich verschiedener Forschungstypen wie Grundlagen-, Groß- und anwendungsorientierter Forschung. Sie legen neben der Forschung großen Wert auf wissenschaftliche Dienstleistungen sowie Wissenstransfer in Richtung Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit. Sie pflegen intensive Kooperationen mit Hochschulen, Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Das externe Begutachtungsverfahren der Leibniz-Gemeinschaft setzt Maßstäbe. Jedes Leibniz-Institut hat eine Aufgabe von gesamtstaatlicher Bedeutung. Bund und Länder fördern die Institute der Leibniz-Gemeinschaft daher gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen etwa 16.100 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, davon sind ca. 7.100 Wissenschaftler, davon wiederum 2.800 Nachwuchswissenschaftler. Der Gesamtetat der Institute liegt bei mehr als 1,3 Mrd. Euro, die Drittmittel betragen etwa 280 Mio. Euro pro Jahr.

Tilo Arnhold | Leibniz-Institut
Weitere Informationen:
http://www.leibniz-gemeinschaft.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Von GeoFlow zu AtmoFlow
20.04.2018 | Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg

nachricht Stärkere Belege für Abschwächung des Golfstromsystems
12.04.2018 | Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Im Focus: Gammastrahlungsblitze aus Plasmafäden

Neuartige hocheffiziente und brillante Quelle für Gammastrahlung: Anhand von Modellrechnungen haben Physiker des Heidelberger MPI für Kernphysik eine neue Methode für eine effiziente und brillante Gammastrahlungsquelle vorgeschlagen. Ein gigantischer Gammastrahlungsblitz wird hier durch die Wechselwirkung eines dichten ultra-relativistischen Elektronenstrahls mit einem dünnen leitenden Festkörper erzeugt. Die reichliche Produktion energetischer Gammastrahlen beruht auf der Aufspaltung des Elektronenstrahls in einzelne Filamente, während dieser den Festkörper durchquert. Die erreichbare Energie und Intensität der Gammastrahlung eröffnet neue und fundamentale Experimente in der Kernphysik.

Die typische Wellenlänge des Lichtes, die mit einem Objekt des Mikrokosmos wechselwirkt, ist umso kürzer, je kleiner dieses Objekt ist. Für Atome reicht dies...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

20.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Digitale Medien für die Aus- und Weiterbildung: Schweißsimulator auf Hannover Messe live erleben

20.04.2018 | HANNOVER MESSE

Neurodegenerative Erkrankungen - Fatale Tröpfchen

20.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics