Internationales Weltraumprojekt zur Messung des wichtigsten Treibhausgases

Universität Hohenheim leistet wesentliche Beiträge

Das Institut für Physik und Meteorologie der Universität Hohenheim forscht an einer äußerst anspruchsvollen Messmethode, um das dreidimensionale Wasserdampffeld in der Atmosphäre mit bisher unerreichter Auflösung und Genauigkeit untersuchen zu können. Diese sogenannte DIAL-Technik – eine Abkürzung für Differential Absorption Lidar – basiert auf einem Hochleistungslaser, dessen Spektrum extrem hohen Anforderungen genügen muss. Die Rückstreusignale der von diesem Laser ausgesandten Pulse werden mit einen hierfür entwickelten Empfangssystem und einer computergestützten Datenerfassung analysiert. Sie verschaffen der Atmosphärenforschung einzigartige Informationen über die Menge und Verteilung von Spurengasen. Besonderes Interesse gilt dabei dem Wasserdampf. Er ist nicht nur das wichtigste Treibhausgas sondern steht zugleich für die entscheidende Lücke in den derzeitigen Modellen zur Klima- und Wettervorhersage: Die Entstehung und die Bedeutung von Wolken und Niederschlag.

Dem Ziel, diese Lücke im Verständnis meteorologischer Prozesse zu schließen, hat sich Prof. Dr. Volker Wulfmeyer, der geschäftsführende Direktor des Instituts für Physik und Metereologie der Universität Hohenheim, schon seit über zehn Jahren verschrieben. Nun ermöglicht ein internationales Weltraumprojekt ihm und seinen Mitarbeitern, zwei wesentliche Beiträge hierzu zu leisten:

Zum einen wurde Wulfmeyer als international anerkannter Experte für Wasserdampf-DIAL von der ESA (European Space Agency) in das Beraterteam der Weltraumission WALES (Water Vapour Lidar Experiment in Space) berufen. Bei dieser Mission soll weltweit erst-malig ein DIAL-System von einem Satelliten aus Wasserdampf messen. Anders als bei boden- oder flugzeuggestützten Messungen wird es dadurch möglich, genaue Informationen über den globalen Wasserdampfgehalt und dessen Verteilung zu erhalten. Die Wissenschaft erwartet, dass solche Daten das Verständnis des globalen Wasserkreislaufs einen gewaltigen Schritt voranbringen werden. Klimamodelle könnten überprüft und verbessert, Messdaten anderer Satelliten geeicht werden, und endlich könnte auch die Qualität der Wettervorhersage maßgeblich gesteigert werden. Nach einer eingehenden Begutachtung hat die ESA die wissenschaftlichen Vorbereitungsarbeiten, an denen auch Prof. Wulfmeyer beteiligt war, positiv beurteilt. Daraufhin wurde die Mission WALES als eine von drei Weltraummissionen in die sogenannte Phase A befördert. Während der Phase A-Studien, die mit Euro 2.000.000 dotiert sind, wird nun die technische und wissenschaftliche Machbarkeit des Projekts untersucht. Mit der Planung und Koordination dieser Untersuchungen ist die sogenannte Mission Advisory Group betraut, der auch Prof. Wulfmeyer angehört. Auf diese Weise ist die Universität Hohenheim nun in der Lage, Beiträge zur Beratung der ersten DIAL-Weltraumprojekts zu leisten.

Zum anderen wurde dem Institut gerade von der ESA der Zuschlag für ein Drittmittelpro-jekt erteilt. Dabei soll mit Hilfe von Messdaten flugzeuggestützter DIAL-Systeme die Leistungsfähigkeit des zukünftigen satellitengestützten Systems abgeschätzt werden. Die Flugzeugdaten stammen aus der internationalen Messkampagne IHOP (International Water Vapor Experiment) vom Mai/Juni 2002. Gemeinsam mit Forschern aus Frankreich, den USA und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) nahmen auch Prof. Wulfmeyer und seine Mitarbeiter Dr. Hans-Stefan Bauer und Dr. Thorsten Schaberl an den Forschungsflügen über die Ebene Oklahomas teil. Diese Gegend ist als Brutstätte von Tornados und anderen schweren Unwettern für Meteorologen besonders relevant. Dieser Beteiligung verdanken die Wissenschaftler nun ihren Zugang zu den einzigartigen Datensätzen von IHOP, der dieses Drittmittelprojekt erst ermöglicht. Das Hohenheimer Institut arbeitet hier eng mit dem DLR in Oberpfaffenhofen und der Universität Potenza in Italien zusammen und hat für diese Untersuchung schon eine Postdoc-Stelle ausgeschrieben.

Die Kombination aus Expertise und Engagement bei internationalen Feldmesskampagnen hat der Universität Hohenheim so die Türen zu einem der faszinierendsten Zukunftsprojekte geöffnet: Der Fernerkundung des wichtigsten Treibhausgases vom Weltraum aus.