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HALO erkundet Region über den Wolken

06.09.2012
Das neue Forschungsflugzeug erkundet die Tropopause, eine für das Klimageschehen besonders wichtige Region, erstmals von den mittleren Breiten bis in die Subtropen. Es untersucht den Luftaustausch zwischen der Troposphäre, die das Wetter bestimmt, und der darüber gelegenen Stratosphäre mit ihrer schützenden Ozonschicht.

Über den Wolken, dort, wo Flugreisende eine fantastische Fernsicht genießen, ist eine für das Klimageschehen besonders wichtige Region der Atmosphäre: 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, die von der Goethe-Universität koordiniert werden, widmen sich der Untersuchung dieser Region.

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 TACTS (Transport and Composition in the Upper Troposphere/Lowermost Stratosphere). 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. „Die starken chemischen Unterschiede, gepaart mit einer Änderung des Temperaturverlaufs, führen dazu, dass Änderungen in der Tropopause einen großen Einfluss auf die Strahlung in der Atmosphäre haben“, so Prof. Andreas Engel, der mit Dr. Harald Bönisch vom Institut für Atmosphäre und Umwelt der Goethe Universität die TACTS-Mission koordiniert.

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 in der Arbeitsgruppe von Engel entwickelt wurde. Es liefert hochpräzise Daten von Spurengasen (Tracern), die sich zur Rekonstruktion von Transportprozessen und –zeiten eignen. „So erhalten wir einen wichtigen Puzzlestein, der es uns erlaubt, die komplexen atmosphärischen Prozesse zu verstehen“, erläutert Bönisch.

Die ersten Ergebnisse lassen 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, so die Vermutung der Wissenschaftler, den Luftaustausch wesentlich weniger als in anderen Jahreszeiten. Genauere Erkenntnisse über die Prozesse soll ein Vergleich der Messungen mit Modellrechnungen und meteorologischen Daten ergeben. Dadurch soll letztendlich 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. Gefördert durch Zuwendungen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, der Helmholtz-Gemeinschaft, der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), der Max-Planck-Gesellschaft, des Freistaates Bayern, des Forschungszentrums Jülich (FZJ), des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT)) und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und betrieben durch das DLR. An der TACTS Mission unter Federführung der Goethe Universität sind mehrere deutsche Universitäten beteiligt (die Universitäten in Wuppertal, Heidelberg und Mainz), sowie das FZJ, das KIT, die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) und das DLR.

Informationen:
Prof. Andreas Engel, Institut für Atmosphäre und Umwelt, Campus Riedberg, Tel.: (069) 798-40259; an.engel@iau.uni-frankfurt.de.

Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. 1914 von Frankfurter Bürgern gegründet, ist sie heute eine der zehn drittmittelstärksten und größten Universitäten Deutschlands. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein einzigartiges Maß an Eigenständigkeit. Parallel dazu erhält die Universität auch baulich ein neues Gesicht. Rund um das historische Poelzig-Ensemble im Frankfurter Westend entsteht ein neuer Campus, der ästhetische und funktionale Maßstäbe setzt. Die „Science City“ auf dem Riedberg vereint die naturwissenschaftlichen Fachbereiche in unmittelbarer Nachbarschaft zu zwei Max-Planck-Instituten. Mit über 55 Stiftungs- und Stiftungsgastprofessuren nimmt die Goethe-Universität laut Stifterverband eine Führungsrolle ein.
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