Mit GLORIA das Klima besser verstehen

Über der Antarktis bildet sich jedes Jahr ein Ozonloch, das mehr UV-Strahlung zum Erdboden durchlässt als die intakte Ozonschicht. Auch über der Arktis wird im Winter Ozon abgebaut, doch in welchem Umfang und wie dies genau abläuft, ist noch unklar.

Im Verbundprojekt POLSTRACC (Polar Stratosphere in a Changing Climate) starten Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich zusammen mit mehreren Partnern von Januar bis März 2016 vom schwedischen Kiruna aus mit dem Forschungsflugzeug HALO (High Altitude and Long Range Research Aircraft) zu mehreren Messflügen in die Tropopausenregion, eine Schicht der Erdatmosphäre zwischen Troposphäre und Stratosphäre in etwa sieben bis 14 Kilometern Höhe. Dort sollen die Ozonkonzentration und die chemische Spurengaszusammensetzung über die Monate hinweg bestimmt werden.

„Wir wollen uns die polare Ozonchemie in der Tropopausenregion anschauen, denn dort sind noch viele Fragen offen“, sagt Dr. Jens-Uwe Grooß vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung. „Aber es soll nicht nur Ozon gemessen werden, sondern zum Beispiel auch die Konzentration von Salpetersäure, denn sie beeinflusst, wie viel Ozon zersetzt wird. Außerdem wollen wir klären, in welchem Maß flüssige Salpetersäure-Aerosole daran beteiligt sind und wie weit nach unten der Ozonabbau in der Stratosphäre reicht.“

GLORIA liefert mehr Daten als bisherige Geräte

Das für diese Messungen wichtigste Gerät an Bord wurde am Forschungszentrum Jülich und am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelt und gebaut: GLORIA (Gimballed Limb Observer for Radiance Imaging of the Atmosphere) ist ein Infrarotspektrometer, mit dem ein zweidimensionales Bild der Atmosphäre erstellt werden kann, sozusagen ein „Foto“, etwa der Ozonverteilung.

„Mit GLORIA erhalten wir alle paar Sekunden während des Fluges ein Bild der gesamten Spurengasverteilung der Atmosphäre vom Boden bis zur jeweiligen Flughöhe“, erläutert Jens-Uwe Grooß. „Das heißt, GLORIA liefert uns eine ungeheuer große Datenmenge.“ Diese Daten sollen im Projekt POLSTRACC ausgewertet werden, um die Prozesse in der Atmosphäre besser zu verstehen, damit zukünftige Klimamodelle genauere Prognosen liefern können.

Den Schwerewellen auf der Spur

Die Rolle der Schwerewellen am Klimageschehen ist bislang noch nicht völlig verstanden. Schwerewellen sind periodische Bewegungen der Luft, in denen diese auf- und absteigt und die dadurch mit Temperaturschwankungen von bis zu zehn Grad Celsius verbunden sind.

Die dreidimensionalen Wellenstrukturen haben häufig horizontale Wellenlängen von mehreren hundert Kilometern. Sie bilden sich in der Troposphäre und breiten sich nach oben in die Stratosphäre aus. Bekannt ist, dass Schwerewellen an der Atmosphärendynamik beteiligt sind, indem sie Energie in die obere Stratosphäre transportieren und dadurch die globale Luftmassen-Zirkulation beeinflussen.

Bislang waren Schwerewellen nur schwer zu beobachten. Ein Laser des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), das dieses Projekt koordiniert, soll vom Flugzeug aus nach oben bis in die obere Stratosphäre Laserstrahlen aussenden und so helfen, Schwerewellen aufzuspüren. Und auch hier ist GLORIA beteiligt: Das Infrarotspektrometer soll über Temperaturmessungen die dreidimensionale Struktur der Schwerewellen sichtbar machen.

Über POLSTRACC

Etwa 70 Wissenschaftler, Ingenieure, Techniker, Piloten und Logistiker werden im Hangar „Arena Arctica“ im schwedischen Kiruna am Polarkreis vor Ort sein. Partner im Projekt POLSTRACC (Polar Stratosphere in a Changing Climate) sind neben dem Forschungszentrum Jülich das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), sowie die Universitäten Heidelberg, Frankfurt, Mainz und Wuppertal. Zwischen Januar und März 2016 dient die „Arena Arctica“ als Basis für zehn bis 15 Forschungsflüge über das Eismeer in Richtung Grönland und Nordpol.

Über HALO

Das Forschungsflugzeug HALO (High Altitude and Long Range Research Aircraft) ist eine Gemeinschaftsinitiative deutscher Umwelt- und Klimaforschungseinrichtungen. Gefördert wird HALO durch Zuwendungen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), der Helmholtz-Gemeinschaft, der Max-Planck-Gesellschaft (MPG), der Leibniz-Gemeinschaft, des Freistaates Bayern, des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ, des Forschungszentrums Jülich und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Weitere Informationen:

Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Stratosphäre (IEK-7)

Ansprechpartner:

Dr. Jens-Uwe Grooß
Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Stratosphäre (IEK-7)
Tel.: 02461 61-9184
E-Mail: j.-u.grooss@fz-juelich.de

Pressekontakt:

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