Die irdische Klimamaschine

Bei den aktuellen Wetterkapriolen denken die wenigsten daran, welche Rolle der Boden bei diesen atmosphärischen Prozessen spielt. Dabei sind Erdreich und Vegetation ein wichtiger Bestandteil der irdischen „Klimamaschine“.

Seit 2007 versuchen Wissenschaftler der RWTH Aachen, der Universitäten Bonn und Köln sowie des Forschungszentrums Jülich das komplexe Wechselspiel zwischen Boden und Atmosphäre besser zu verstehen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat nun zugesagt, das Projekt für weitere vier Jahre zu fördern. Dabei hat die DFG die Fördersumme fast verdoppelt – auf über 3 Millionen Euro pro Jahr.

Das Großprojekt TR32 (Transregio-Sonderforschungsbereich 32) beschäftigt sich vor allem mit dem Wärmeaustausch zwischen Boden und Luft. Die Erdoberfläche spielt eine wesentliche Rolle, wie die Energie der Sonnenstrahlung in die Atmosphäre gelangt. Der größte Teil der Wärme nimmt nämlich einen Umweg: Erst heizt die Sonne den Boden auf, dann erwärmt dieser wie eine Herdplatte die Luft darüber.

Wichtige Beteiligte an diesem Prozess sind zudem Wasserdampf und Kohlendioxid. Mit Hilfe von Energie wird Wasser zu Dampf. Kondensiert dieser, wird die Energie wieder freigesetzt. Auch die Pflanzen sind ein Teil dieses Gas- und Wasser-Kreislaufs: Um wachsen zu können, nehmen sie Kohlendioxid aus der Luft auf. Dazu öffnen sie die Poren in ihren Blättern und Stängeln, so kann das in ihnen enthaltene Wasser verdunsten und als Gas in die Atmosphäre entweichen. Dies alles nimmt Einfluss auf die Phänomene, die der Mensch im kleinen Maßstab „Wetter“ nennt, im großen „Klima“.

Um alle diese Phänomene besser zu verstehen, wollen die Experten zunächst die Atmosphäre genauer betrachten. Dazu richten sie zum Beispiel Mikrowellen-Sensoren gen Himmel, um die Wärmestrahlung und den Wasserdampfgehalt der Atomsphäre zu messen, um unter anderem das bekannte „Regenradar“ zu verfeinern. Die Forscher wollen auch untersuchen, wo im Boden Wasser und Kohlendioxid gespeichert werden. Dazu durchleuchten sie das Erdreich mit einer Art Tomografen. Wie wichtig der Aspekt „Bodenfeuchte“ beispielsweise für Wettervorhersagen ist, weiß jeder, der Küsten- und Kontinentalklima vergleicht: Wasser ist ein sehr guter Wärmespeicher – Grund für die milden Winter an den Küsten.

Ziel der Wissenschaftler ist es, die derzeit benutzten Klima- und Wetterprognosesysteme zu verbessern. In der aktuellen zweiten Förderphase wollen sie dazu ein Modell erstellen, das alle relevanten Prozesse vom Grundwasser bis zur Gewitterwolke miteinander verknüpft. Mit Hilfe von Supercomputern soll sich dann verlässlicher berechnen lassen, wie sich das Weltklima in den kommenden Jahrzehnten entwickeln könnte.

Insgesamt vereint der TR32 über 20 verschiedene Projekte. Die Universität Bonn stellt mit Professor Clemens Simmer vom Meteorologischen Institut den Sprecher. Das Leitungsgremium wird durch weitere Vertreter der drei Kooperationspartner, Professor Dr. Susanne Crewell aus Köln, Professor Dr. Christoph Clauser aus Aachen und Professor Dr. Harry Vereecken aus Jülich, komplettiert.

Weitere Informationen:

Univ.-Prof. Dr.rer.nat. Christoph Clauser
Lehrstuhl für Applied Geophysics and Geothermal Energy
E.ON Energy Research Center
Telefon: 0241 80 49881
E-Mail: post_gge@eonerc.rwth-aachen.de