High Altitude Flugzeug dem Monsun auf der Schliche

Insgesamt fünf Wochen lang spüren die Atmosphärenforscher bei der Mission OMO (Oxidation Mechanism Observations) die Schadstoff-Emissionen auf, die der Monsun vom Boden bis in große Höhen befördert und großräumig verteilt.

Vollgepackt mit mehr als zwölf Messinstrumenten macht sich der Forschungsflieger HALO (High Altitude and Long Range Research Aircraft) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) am 21. Juli 2015 auf den Weg nach Zypern. Von dort aus geht es dann für Messflüge in das Einflussgebiet des asiatischen Sommermonsuns über der Arabischen See, dem Indischen Ozean, dem Golf von Bengalen und dem östlichen Mittelmeer.

„Mit OMO messen wir erstmals vollständig die chemische Luftzusammensetzung in diesem Atmosphärenphänomen“, sagt Dr. Hans Schlager, Atmosphärenforscher am DLR-Institut für Physik der Atmosphäre und zuständig für die wissenschaftliche Beteiligung des DLR an der Mission. „Wir wollen mit diesen Daten den Einfluss des Monsuns auf die großräumige Verteilung von Luftverunreinigungen und auf die Selbstreinigungskraft der Atmosphäre bestimmen.“

Messdaten in Echtzeit

Rund 120 Stunden Flugzeit und insgesamt etwa 100.000 Kilometer haben die Forscher für ihre Mess-Kampagne eingeplant. Dabei ist DLR-Flieger HALO auf Flüge mit einer Reichweite von bis zu 8.000 Kilometern und in einer Höhe von bis 15 Kilometern ausgelegt – und erlaubt so die entsprechenden Flugstrecken, die für die Messungen im riesigen Monsun-Gebiet notwendig sind. „Der asiatische Sommermonsun ist ein sehr großräumiges Phänomen und verteilt Emissionen aus Indien und Südostasien auf ein Gebiet vom östlichen Mittelmeer bis nach China“, betont DLR-Atmosphärenforscher Hans Schlager.

Selbst für Langstreckenflieger HALO ist der asiatische Sommermonsun aber zu weiträumig, und so wechselt das Team nach zwei Wochen auf die maledivische Insel Gan, um von dort aus weitere Flüge im östlichen Bereich des Monsuns durchzuführen. DLR-Atmosphärenforscher Hans Schlager und seine Kollegen werden die schöne Umgebung allerdings eher nicht zu sehen bekommen, denn sie sitzen entweder im Forschungsflieger bei ihren Messinstrumenten oder am Boden in einem Flugzeughangar, wo die im Flug gemessenen Daten in Echtzeit online zur ersten Begutachtung zur Verfügung stehen.

Selbstreinigungskraft der Atmosphäre

Im Fokus der Mission OMO steht die Selbstreinigungskraft der Atmosphäre, die im Monsun-Gebiet besonders gut untersucht werden kann. Schadstoffe, die am Boden emittiert und durch die gigantischen Luftströmungen des Monsun bis in eine Höhe von 15 Kilometern transportiert werden können, reagieren in der Atmosphäre zu wasserlöslichen Verbindungen, die dann „ausgewaschen“ und abgeregnet werden können. „Mit HALO und seiner Messinstrumentierung haben wir ein optimales „Fliegendes Labor“ für unsere OMO-Untersuchungen“, erläutert DLR-Wissenschaftler Hans Schlager. In Echtzeit werden dabei beispielsweise vom DLR Stickoxide gemessen, eine Schlüsselkomponente für die Ozonbildung, und auch Schwefeldioxid, das wichtigste Aerosol-Vorläufergas.

„Ein verbessertes Verständnis der dynamischen und luftchemischen Prozesse in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre ist eine der Voraussetzungen, um die Auswirkung des Luftverkehrs auf die Atmosphäre besser bestimmen zu können – ein Schwerpunkt der Forschungsarbeiten an unserem Institut“, sagt Prof. Markus Rapp, Direktor des DLR-Instituts für Physik der Atmosphäre. Bei der Luftchemie spielen sehr reaktive Verbindungen, sogenannte Hydroxylradikale, eine Schlüsselrolle, die ebenfalls bei OMO gemessen werden. Sie sind für die Oxidationsreaktionen in der Atmosphäre besonders bedeutsam und werden daher auch als „Waschmittel“ der Atmosphäre bezeichnet.

Optimierung der Klimamodelle

Die OMO-Mission wird gemeinsam von DLR, dem Max-Planck-Institut für Chemie, dem Forschungszentrum Jülich, dem Karlsruhe Institute for Technology und den Universitäten Bremen, Heidelberg, Leipzig und Wuppertal durchgeführt. Die wissenschaftliche Leitung der Mission liegt beim Max-Planck-Institut für Chemie.

Am 26. August 2015 wird HALO dann wieder am heimischen Flughafen des DLR in Oberpfaffenhofen aufsetzen. Die gemessenen Daten werden anschließend detailliert an den beteiligten Forschungseinrichtungen und Universitäten ausgewertet: „Jeder der Partner fügt mit seinen Messungen bei OMO einen wichtigen Baustein zum Gesamtbild der Chemie im asiatischen Sommermonsun bei“, betont DLR-Wissenschaftler Hans Schlager. Das DLR-Institut für Physik der Atmosphäre nutzt die OMO-Daten zudem nicht nur für luftchemische Forschungsfragen, sondern auch zur Evaluierung und Optimierung seines Chemie-Klimamodells.