Mit der Mission „SouthTRAC“ erkundet das deutsche Forschungsflugzeug HALO im September und November 2019 die südliche Atmosphäre und ihre Auswirkungen auf den Klimawandel. Forscher von der Goethe-Universität sind mit an Bord.
Das wichtigste Ziel der ersten Kampagnenphase von SouthTRAC (Transport and Composition of the Southern Hemisphere UTLS) ist es, Schwerewellen an der Südspitze Amerikas und über der Antarktis zu untersuchen. In der zweiten Kampagnenphase im November steht aus Austausch von Luftmassen zwischen Stratosphäre und Troposphäre im Fokus. Während der Transferflüge zwischen Europa und Südamerika untersuchen die Forscher unter anderem, welchen Einfluss die aktuellen Brände im Amazonas-Regenwald auf das Klima haben. Neben dem Team des Atmosphärenforschers Prof. Andreas Engel von der Goethe-Universität sind Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), des Forschungszentrums Jülich und der Universität Mainz federführend bei der wissenschaftlichen Planung. Beteiligt sind weiterhin Gruppen der Universitäten Heidelberg und Wuppertal.
Spurengase wie Ozon und Wasserdampf sind effektive Treibhausgase und spielen eine wichtige Rolle im Klimawandel. Seit Ende der 1980er-Jahre verbietet das Montrealer Protokoll Stoffe wie Flurchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), weil sie die Ozonschicht stark ausdünnen. Es wird allerdings noch viele Jahrzehnte dauern, bis sich die Ozonschicht wieder erholt hat, insbesondere das große Ozonloch in der Antarktis. Welche Bedeutung dies für den Klimawandel auf der Südhemisphäre hat, wollen die Forscherinnen und Forscher jetzt in der Kampagne „SouthTRAC“ im Detail untersuchen.
Die wichtigsten atmosphärischen Voraussetzungen für die Bildung des Ozonlochs über der Antarktis sind neben einen hohen Chlor- und Bromgehalt, tiefe Temperaturen und ein verminderter Austausch von Luftmassen mit mittleren Breiten. Dieser wird durch den antarktischen polaren Wirbel gewährleistet. „Wir wollen sehen wieviel Chlor und Brom in der unteren Stratosphäre für den Ozonabbau zur Verfügung steht, insbesondere auch im Polarwirbel der Südhemisphäre, in dem sich jedes Jahr das Ozonloch bildet“, erklärt Prof. Andreas Engel. Dazu misst seine Gruppe nahezu alle relevanten Quellgase. Besonders achtet sie auf kurzlebige Substanzen, die hochvariabel sind und die bisher in der Südhemisphäre noch kaum quantifiziert wurden. „Damit wollen wir Daten zur Verfügung stellen, damit Chemie- und Klimamodelle den Ozonabbau, die erwartete Erholung des stratosphärischen Ozons und die Auswirkungen auf das Klima zuverlässiger darstellen können“, so der Atmosphärenforscher.
Dazu setzt die Arbeitsgruppe von Prof. Andreas Engel am Institut für Atmosphäre und Umwelt der Goethe Universität einen selbstentwickelten Gaschromatographen mit Massenspektrometer ein. Dieses Gerät kann mit sehr hoher Genauigkeit auch noch Spuren von vielen chlorierten und bromierten Substanzen messen, wobei auch auf die Messgeschwindigkeit geachtet werden muss. An Bord eines Forschungsflugzeugs muss es schnell gehen, denn die zeitliche Auflösung entspricht direkt auch der räumlichen Auflösung. „Mit ein bis sechs Minuten, je nach Substanz, sind wir für diese Messtechnik extrem schnell. Im Labor brauchen wir etwa die fünffache Zeit. Dazu kommt, dass alles, was wir im Flugzeug machen, luftfahrtzertifiziert sein muss. Das bedeutet einen hohen logistischen Aufwand“, so Engel.
Um die aufwändigen Messungen, die teilweise auch in Nachtschicht durchgeführt werden müssen, zu ermöglichen, ist bis Anfang Dezember ein Team von drei bis vier Mitarbeitern des Instituts für Atmosphäre und Umwelt vor Ort in Rio Grande an der Südspitze Südamerikas, mit einer kurzen Unterbrechung von drei Wochen im Oktober. Von dort werden die Messflüge gestartet und die Messgeräte betreut.
Über HALO
Das Forschungsflugzeug HALO (High Altitude and Long Range) 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 Forschungszentrums Jülich und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).
