Auf der Jagd nach den Aerosolen

6. November 2015, 16:34
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Die Zusammensetzung der Atmosphäre ist von zentraler Bedeutung für Klima, Wetter, Umwelt – neben den bisherigen Methoden sollen nun Drohnen eingesetzt werden

Salzburg – Der vom Südföhn über die Berge gewehte, die Luft gelb färbende Saharastaub, feine Salzkristalle in Meeresnähe, Rußpartikel von Waldbränden in Indonesien, der Ruß von Industrieanlagen, Verbrennungsmotoren oder Heizungen – unsere Luft ist voll von Aerosolen, von festen oder flüssigen Teilchen in einem Gas. Manche davon bleiben über Jahre in der Atmosphäre.

So kann beispielsweise Vulkanasche, die im Zuge einer Eruption bis in die Stratosphäre geschleudert wird, mehrere Jahrzehnte rund um die Erde unterwegs sein, ehe sie irgendwo wieder auf die Erde fällt.

Beachtlicher Ferntransport

Die Entfernung der Transportwege ist beachtlich: Auf dem Hohen Sonnblick in Rauris, wo auf rund 3100 Meter Seehöhe die Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik Österreichs, eine nachgereihte Dienststelle des Wissenschaftsministeriums, das höchstgelegene meteorologische Observatorium betreibt, können sogar Brandrodungen in Brasilien nachgewiesen werden.

Für die Wetter- und Klimaforschung sind Aerosole von zentraler Bedeutung. Die kleinen Teilchen in der Luft bilden beispielsweise die Basis für die Wolken- und Regenbildung. An ihnen kann die Feuchtigkeit zu kleinen Tröpfchen kondensieren. Oder wer im Sommer über einen Gletscher wandert, wird eine feine Schicht auf dem Eis feststellen: Staub- und Rußpartikel, die den Gletscher dunkel färben. Dadurch wird mehr Wärme absorbiert, die Gletscher schmelzen schneller.

Um die Zusammensetzung der Luft zu erkunden und die Quellen der Aerosole festzumachen, würden derzeit unterschiedliche Messmethoden eingesetzt, sagt Marcus Hank, Leiter der Aerosol-Akademie im bayerischen Ainring nahe der Stadt Salzburg. Auf hoch gelegenen Wetterstationen wie etwa dem Sonnblick oder der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus auf der deutschen Zugspitze werden Partikelmessgeräte verwendet. Ergänzt werden diese Messungen mit an Verkehrsmaschinen angebrachten Geräten.

Die zweite Methode basiert auf Lasertechnik. Dabei wird vom Boden ein Laserstrahl nach oben geschossen, die Reflexion gibt Auskunft über die Zusammensetzung der Luft. In die andere Richtung funktioniert die satellitengestützte Messung, wo optisch die Zusammensetzung der Atmosphäre von der Trübung abgeleitet wird. Zufrieden sind die Wissenschafter mit den vorliegenden Daten aber nicht. Um die Datenlage zu verbessern, Ergebnisse zu bewerten und um die Aerosolsondierung gezielter einsetzen zu können, sollen in naher Zukunft GPS-gesteuerte Drohnen mit Messgeräten bestückt werden. Aerosol-Akademie-Chef Hank koordiniert aktuell eine vom bayerischen Umweltministerium in Auftrag gegebene Machbarkeitsstudie hinsichtlich der Aerosolmessung mit Unmanned Aircraft Vehicles.

Wissenschaftliche Partner der Erhebung sind das deutsche Luft- und Raumfahrtzentrum sowie das Karlsruher Institut für Technologie. Der Endbericht soll im April 2016 vorliegen; Kostenpunkt rund 100.000 Euro. Passen die Ergebnisse, könnten im Zuge eines dreijährigen Folgeprojekts dann schon die ersten unbemannten Flugobjekte rund um Zugspitze oder Sonnblick fliegen.

Flugfähig auf 4500 Meter

Das Hauptaugenmerk der Studie liege auf den Geräten, sagt Hank. Die aktuell verfügbaren Drohnen könnten die Messgeräte nicht tragen, diese müssten leichter werden. Zehn Kilogramm ist die Obergrenze. Die größte Herausforderung sei aber das Fluggerät selbst. Es müsse witterungsbeständig bis auf etwa 4500 Meter Seehöhe sein. Statt der bisher üblichen Drehflügler (Hubschrauberprinzip) wird derzeit mit einer Tragflächendrohne experimentiert, die trotz einer Spannweite von vier Metern senkrecht starten und landen könne. "Auf der Zugspitze gibt es ja keine Rollbahn", sagt Hank. Diese Drohne kann bis zu vier Stunden fliegen, die Drehflügler müssen rascher wieder zur Ausgangsbasis zurück.

Neben den technischen Fragen seien aber auch Umweltschutzaspekte zu klären, sagt Hank. Dass der eine oder andere Bergsteiger missbilligend in den Himmel blickt, wenn eine Drohne über den Berg knattert, ist für ihn dabei weniger schlimm. Das brütende Steinadlerpärchen gelte es aber zu schützen. Auch müssten Konflikte im Luftfahrtsbereich oder mit Gleitschirmfliegern so weit wie möglich verhindert werden. (Thomas Neuhold, 6.11.2015)

  • Ascheteilchen, die von einem Vulkanausbruch des isländischen Gletschers Eyjafjallajökull stammen,  werden in dieser Aufnahme des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt von Aerosolschichten über Deutschland sichtbar.
    foto: epa / dlr institue for physics and atmosphere

    Ascheteilchen, die von einem Vulkanausbruch des isländischen Gletschers Eyjafjallajökull stammen, werden in dieser Aufnahme des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt von Aerosolschichten über Deutschland sichtbar.

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