Einfluss des Monsuns auf Europa

  • 19. September 2017

Atmosphärenforscher analysieren Transport­phänomene in der oberen Tropo­sphäre.

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.

Abb.: Höhenforschungsflugzeug HALO beim Auftanken zum ersten wissenschaftliche Flug von Oberpfaffenhofen mit voller wissenschaftlicher Instrumentierung. (Bild: M. Riese, FZJ)

Abb.: Höhenforschungsflugzeug HALO beim Auftanken zum ersten wissenschaftliche Flug von Oberpfaffenhofen mit voller wissenschaftlicher Instrumentierung. (Bild: M. Riese, FZJ)

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 etwa 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 Martin Riese. „Die Menge und Zusammen­setzung dieser Treibhaus­gase über Europa werden stark durch den Import tropischer Luft­massen beeinflusst.“

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 Peter Hoor nachgewiesen. Heraus­zufinden, wie groß dieser Einfluss des asia­tischen Monsuns 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.“

Bei den Mess­flügen werden speziell entwickelte Geräte eingesetzt, welche 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. 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 Atmosphären­forscher 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.

FZJ / JOL

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