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Erster Messflug: Forschungsflugzeug HALO durchleuchtet Passatbewölkung

10.12.2013
Welche Klimawirkung haben Wolken? Unter welchen Bedingungen wärmen oder kühlen sie die Atmosphäre?

Nach mehr als fünf Jahren Vorbereitung hebt das speziell ausgerüstete Forschungsflugzeug HALO (High Altitude and Long Range Research Aircraft) heute zu einem neuen Messflug in der Wolkenforschung ab.


Abb. 1: Forschungsflugzeug HALO (High Altitude and Long Range Research Aircraft). Quelle: DLR


Abb. 2: „Belly Pod“ unter dem Rumpf von HALO. Er enthält die Radiometer, das Radar und den Laser, mit denen die Profile während des Flugs gemessen werden. Quelle: DLR

Prof. Bjorn Stevens und Dr. Lutz Hirsch vom Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M) starten von Oberpfaffenhofen zu einem zehn-stündigen Flug in Richtung Barbados – und nehmen zahlreiche Messgeräte stellvertretend für die deutsche Wolkenforschung an Bord von HALO in Betrieb.

„Ein Tag, den wir mit Spannung erwartet haben“, berichtet Stevens. „Mit HALO können wir erstmals über weite Distanzen und aus sehr großer Höhe vertikale Profile von Wasser, Wasserdampf und Eis in der Atmosphäre messen, Wolken und Niederschlag erfassen, gleichzeitig aber auch Aerosolpartikel, um die herum sich neue Wolkentröpfchen bilden. Eine neue Ära in der flugzeuggestützten Atmosphärenforschung.“ Der neue mit viel Hightech ausgerüstete Flieger ist eine Gemeinschaftsinitiative deutscher Umwelt- und Klimaforschungseinrichtungen (s. u.) und wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betrieben.

Der aktuelle Flug ist Teil des Projekts NARVAL (Next-generation Aircraft Remote-Sensing for Validation Studies) und soll den Atmosphärenforschern detailliertere Informationen über die Beschaffenheit der tropischen Bewölkung liefern (Abb.1). Die Flüge über den Atlantik von Oberpfaffenhofen bis Barbados ergänzen dabei stationäre Messungen am Wolkenobservatorium auf Barbados. Die so gewonnenen Daten tragen zu einem besseren Verständnis von Wolken- und Niederschlagsprozessen bei und helfen Unsicherheiten in Klimamodellen zu verringern.

Fernerkundungsmessgeräte, angebracht im „Belly Pod“ unter dem Rumpf des Flugzeugs, bestimmen vertikale Profile von Temperatur und Feuchte sowie die Verteilung von Wolkentröpfchen und Schmutzpartikeln (Aerosole) (Abb. 2). Während des Fluges werden außerdem sogenannte Dropsonden abgeworfen. Diese Radiosonden, die normalerweise mit einem Wetterballon von der Erde aufsteigen und auf ihrem Weg durch die Atmosphäre messen, gleiten hier nach Abwurf aus dem Flugzeug an einem Fallschirm zu Boden.

Der erste Messflug ist ein Gemeinschaftsprojekt des MPI-M mit dem Meteorologischen Institut der Universität Hamburg, dem DLR, den Universitäten in Köln, Leipzig und Heidelberg sowie mit dem Forschungszentrum Jülich. Er führt die Wissenschaftler in einem durchgehenden Langstreckenflug nach Barbados, wo die Wolken-Messstation des MPI-M liegt, und zurück. Auf Hin- und Rückflug sollen im Idealfall auch Vergleichsmessungen mit dem Satelliten CloudSat durchgeführt werden. Der Satellit vermisst die atlantische Bewölkung in Bahnen quer zur Flugroute. Kurze Parallelflüge von HALO zu diesen Satellitenbahnen ermöglichen es, die Messungen des Satelliten zu überprüfen (Abb. 3), denn das Flugzeug fliegt deutlich tiefer und sieht die Wolken wesentlich genauer.

Die Route Oberpfaffenhofen – Barbados und zurück soll im Dezember 2013 insgesamt dreimal geflogen werden („NARVAL-Süd“). Beim zweiten Flug ist überdies ein Lokalflug von Barbados in Richtung Osten durch die Passatbewölkung geplant. Ziel ist es, die Wolken zu erfassen, die direkt auf die Barbados-Messstation zuströmen – und mit den Daten der Messstation an Land abzugleichen.

Im Januar beginnt dann unter der Federführung der Universität Hamburg der zweite Teil der Mission: „NARVAL-Nord“. Hierfür wird HALO auf Island stationiert, um die Rückseiten von Fronten über dem Nordatlantik zu untersuchen. Wie viel Niederschlag dort fällt, wird derzeit in der Wissenschaft heiß diskutiert, weil Satellitenbeobachtungen und Modellrechnungen unterschiedliche Ergebnisse liefern. „Es fehlen Messwerte, weil in diesen typischen Sturmzonen keine Schiffe fahren“, erläutert Projektleiter Prof. Felix Ament vom Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN) der Universität Hamburg. „Eine erfolgreiche HALO-Mission könnte wichtige Fakten liefern und gewissermaßen einen ‚blinden Fleck‘ auf der wissenschaftlichen Landkarte schließen.“

Das Forschungsflugzeug HALO ist eine Gemeinschaftsinitiative deutscher Umwelt- und Klimaforschungseinrichtungen. Gefördert wird HALO durch Zuwendungen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), der Helmholtz-Gemeinschaft, der Max-Planck-Gesellschaft (MPG), der Leibniz-Gemeinschaft, des Freistaates Bayern, des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ, des Forschungszentrums Jülich und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Weitere Informationen:

HALO:
http://www.halo.dlr.de/
http://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10631/1092_read-3820/#gallery/6164
Barbados-Initiative:
http://www.mpimet.mpg.de/wissenschaft/atmosphaere-im-erdsystem/initiativen/barbadosstation.html#c10410
Neues Wolkenobservatorium hebt ab
http://www.mpimet.mpg.de/nc/kommunikation/aktuelles/single-news/article/neues-wolkenobservatorium-hebt-ab.html

http://www.klimacampus.de/631+M54748b68adf.html

Kontakt:

Prof. Dr. Bjorn Stevens
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: 040 41173 422 (Assistenz Angela Gruber)
Email: bjorn.stevens@mpimet.mpg.de
Dr. Lutz Hirsch
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: 040 41173 206
Email: lutz.hirsch@mpimet.mpg.de
Prof. Dr. Felix Ament
Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN), Universität Hamburg
Mitglied des KlimaCampus
Tel.: 040 42838 3597
Email: felix.ament@zmaw.de
Prof. Dr. Markus Rapp
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Institut für Physik der Atmosphäre
Tel.: 08153 28 2521
E-Mail: markus.rapp@dlr.de

Dr. Annette Kirk | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpimet.mpg.de
http://www.mpimet.mpg.de/nc/kommunikation/aktuelles/single-news/article/erster-messflug-forschungsflugzeug-halo-durchleuchtet-passatbew

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