Spezialflugzeug schließt Datenlücke bei Klimagasen

Das Forschungsflugzeug HALO (High Altitude and Long Range Research Aircraft) soll die zwei wichtigsten Klimagase CO2 und Methan ins Visier nehmen und dabei mit neuartigen Instrumenten Daten von Europa bis Nordafrika liefern, an denen derzeit noch ein eklatanter Mangel herrscht.

Die internationale Politik hat sich in der Klimavereinbarung von Paris ehrgeizige Ziele zur Begrenzung der Treibhausgasemissionen gesteckt. Eine entscheidende Rolle wird dabei das Monitoring der Emissionen spielen. Zudem müssen für zuverlässige Klimaprognosen die Quellen und Senken der Treibhausgase möglichst genau erforscht werden. Den internationalen Bemühungen in diesem Bereich wird im Frühjahr 2017 eine deutsche Flugversuchsmission unter Leitung des Deutschen Zentrums für Luft– und Raumfahrt (DLR) einen wichtigen Baustein hinzufügen. Vom 30. November bis 02. Dezember 2016 treffen sich Wissenschaftler aus acht Ländern am DLR-Standort Oberpfaffenhofen, um die Mission CoMet (Carbon dioxide and methane mission for HALO) wissenschaftlich vorzubereiten und optimal mit internationalen Forschungsaktivitäten zu verzahnen.

Klimagas Methan viel stärker als CO2

„Das Treibhausgas Methan wird oft auch als ‚kleiner Bruder‘ des CO2 bezeichnet“, sagt Dr. Andreas Fix vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre. „Trotz der mehr als 200-fach geringeren Konzentration in der Atmosphäre gegenüber CO2 ist das relative Treibhauspotential von Methan groß und es ist wichtig es zukünftig detaillierter in den Klimaprognosen zu berücksichtigen.“ Laut Bericht des Weltklimarates aus dem Jahr 2013 ist ein ausgestoßenes Methanmolekül über die ersten 20 Jahre 86-mal so klimawirksam wie ein CO2-Molekül. Für 100 Jahre sinkt dieser Wert auf die immer noch beachtliche 34-fache Klimawirksamkeit, da Methan schneller in der Atmosphäre abgebaut wird“, so Fix, der die Forschungsmission CoMet leitet, weiter.

Die auf Initiative des DLR, des Max-Planck-Institutes für Biogeochemie und der Universitäten in Heidelberg und Bremen ins Leben gerufene Mission CoMet wird neben anderen Instrumenten erstmals das im DLR entwickelte laserbasierte LIDAR-Messgerät CHARM-F (CH4 Atmospheric Remote Monitoring) zur hochaufgelösten Methandetektion einsetzen. „Die neue Technik erlaubt es, Methan unabhängig vom Sonnenlicht aus großer Entfernung und mit hoher Genauigkeit zu messen“, erklärt Fix. Ein ähnliches Instrument soll ab 2021 an Bord der deutsch-französischen Satellitenmission MERLIN regionale und globale Emissionen des Treibhausgases Methan aus dem All überwachen. Mit dieser Mission erwarten die Forscher endlich eine flächendeckende Datengrundlage.

Auf dem nun stattfindenden Treffen in Oberpfaffenhofen tauschen sich die Forscher zu den drängenden wissenschaftlichen Fragen des atmosphärischen Kohlenstoffzyklus aus, in dem die Freisetzung sowie der Abbau von CO2 und Methan eine wichtige Rolle spielen. „Daraus wollen wir optimale Messstrategien für die CoMet-Mission ableiten“, erklärt Fix. „Zudem wollen wir bereits jetzt die zukünftige Zusammenarbeit zwischen den nationalen und internationalen Forschergruppen organisieren und Pläne erarbeiten, wie wir die Daten effektiv gemeinsam nutzen können.“

Forschungsflüge zwischen Finnland und Nordafrika

Die Flugversuche der CoMet-Mission mit dem deutschen Atmosphärenforschungsflugzeug HALO sind derzeit für vier Wochen im Zeitraum April bis Mai 2017 geplant. Die Kombination aus Reichweite, Flughöhe, Nutzlast und umfangreicher Instrumentierung macht das Flugzeug zu einer weltweit einzigartigen Forschungsplattform. Die Flüge mit HALO werden zwischen Finnland und Nordafrika durchgeführt. Dabei trägt HALO die modernsten derzeit verfügbaren Messinstrumente an Bord, darunter das Lidar CHARM-F und ein Cavity-Ringdown-Spektrometer des Max-Planck-Instituts.

Zudem wird es einzelne gemeinsame Flüge mit zwei weiteren, kleineren Flugzeugen geben, der Cessna Grand Caravan des DLR, die mit einem Quantenkaskadenlasersystem und Probensammler ausgestattet wird sowie einer Cessna 207 der Freien Universität Berlin, die ein Spektrometersystem an Bord trägt. Die HALO-Flüge mit den Cessnas werden sich auf zwei wissenschaftlich besonders interessante Gebiete fokussieren: das oberschlesische Kohlerevier, das aufgrund des emittierten Grubengases der vielen Anthrazitminen eine der größten europäischen Methanquellen darstellt, sowie der Berliner Raum, der aufgrund seiner „Insellage“ umgeben von dünnbesiedelten Regionen ein interessantes Messgebiet ist, um die Treibhausgasflüsse einer Metropole zu erforschen.

Auf den Bildern

• Atmosphärenforschungsflugzeug HALO zur Flugmesskampagne in Indien: Schadstoffmessungen im Monsunwind.
• HALO – High Altitude and Long Range Research Aircraft: Das Forschungsflugzeug ist weltweit einzigartig und soll neue Dimensionen in der Erfoschung der Atmosphäre erschließen. Seine Kombination aus Reichweite, Gipfelhöhe, Zuladung und Modifikationsumfang machen das neue Forschungsflugzeug ideal für den wissenschaftlichen Einsatz.
• Wissenschaftler aus acht Ländern trafen sich am DLR-Standort Oberpfaffenhofen, um über die Vorbereitung der Mission Comet (Carbon dioxide and methane mission for HALO) zu beraten.