100.000 Flugkilometer durch den Monsun

Atmosphärenforscher starten Flugzeugmission um Bedeutung des Monsuns auf Luftqualität und Klimawandel zu untersuchen

Mit dem Flugzeug von Zypern auf die Malediven und zurück. Was sich nach einem sonnigen Urlaub anhört, wird für Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Chemie harte Arbeit. Mit einem Team von 65 Kollegen starten die Mainzer Ende Juli eine 30-tägige Forschungsmission, um mit dem Flugzeug HALO des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) die Erdatmosphäre zu untersuchen.

Sie wollen herausfinden, wie sich die Selbstreinigungskraft der Atmosphäre unter dem Einfluss des asiatischen Monsuns verändert. Diese Eigenschaft sorgt nämlich dafür, dass sich die Luft von vielen Schadstoffen befreit. Kurzlebige chemisch hochreaktive Verbindungen oxidieren Kohlenwasserstoffe, wie das Treibhausgas Methan und Abgase aus Industrie und Verkehr, und machen sie damit wasserlöslicher, sodass sie abregnen können. Da jedoch besonders in Asien die Luftverschmutzung drastisch ansteigt, vermuten die Wissenschaftler, dass dies die atmosphärische Selbstreinigungskraft weltweit und somit die Luftqualität und den Klimawandel beeinflusst.

„Die Monsun-Regenfälle waschen viele lösliche Gase und Aerosolpartikel aus der Atmosphäre, allerdings wissen wir noch nicht, wie wirksam diese Prozesse sind“, sagt Jos Lelieveld, Direktor am Max-Planck-Institut für Chemie und wissenschaftlicher Leiter der Forschungsmission. „Wenn wir die chemischen Abläufe und die Transportprozesse der verschmutzten Luftmassen des asiatischen Monsuns kennen, können wir bessere Vorhersagen für die Luftqualität und den Klimawandel machen“, ergänzt er.

Gemeinsam mit Kollegen des Forschungszentrums Jülich, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, des Karlsruher Institut für Technologie und der Universitäten Bremen, Heidelberg, Leipzig und Wuppertal haben die Mainzer Atmosphärenchemiker in den letzten Jahren die umfangreiche und einmalige Mission entwickelt.

In Anlehnung an ein Waschmittel nennen die Forscher ihr Projekt OMO, was wissenschaftlich aber für „Oxidation Mechanism Observations“ steht. In mehr als 120 Flugstunden werden sie mit dem Flugzeug HALO etwa 100.000 Kilometer in der Atmosphäre zurücklegen und während dieser Zeit die Luftmassen des Monsuns über Asien und dem Nahen Osten untersuchen. HALO ist ein speziell für die Atmosphärenforschung angepasster Jet, der vom DLR betrieben wird.

Von Zypern auf die Malediven und zurück

Los geht es am 21. Juli 2015 in Paphos auf Zypern, von wo aus HALO in den ersten Tagen zu Analysen über der arabischen Halbinsel und dem arabischen Meer startet. Dann wechseln Flugzeug, Crew und Team auf die Malediven, um von dort aus die Atmosphäre über dem indischen Ozean und dem Golf von Bengalen zu analysieren. Anschließend geht es nochmals zwei Wochen nach Zypern bevor Forscher und Jet Ende August wieder nach Deutschland zurückkehren werden.

Da HALO eine Reichweite von etwa 8000 Kilometer hat und über 15 Kilometer hoch fliegen kann, können die Forscher Flugrouten von bis zu zehn Stunden zurücklegen und auch vertikale Profile der Luftmassen erstellen. Neben Ozon, Stickoxiden, Schwefeldioxid und flüchtigen organischen Komponenten zeichnen ihre Instrumente unter anderem kurzlebige Verbindungen wie Hydroxylradikale auf, die für die Oxidationsreaktionen in der Atmosphäre bedeutsam sind. Die Hydroxylradikale werden daher auch als Waschmittel der Atmosphäre bezeichnet. Satellitendaten und Modellrechnungen werden die Flugzeuganalysen nach den Flügen ergänzen.

Jos Lelieveld, der seit 2008 auch Professor am Cyprus Institute in Nikosia ist, ist auf die Messkampagne sehr gespannt. „Ich bin froh, dass wir nun endlich starten können, denn unsere Teams haben enorm viel Zeit, Energie und Arbeit in die Vorbereitung der OMO-Mission gesteckt. Ich bin ihnen und unseren Kollegen und Helfern in Zypern, die uns exzellente Forschungsbedingungen ermöglichen, sehr dankbar.“

Monsun
Der Monsun ist eine gigantische Luftströmung, die regelmäßig im Sommer über Asien entsteht, wenn sich Luftmassen über Land schneller als über dem Wasser erwärmen. Der Monsun ist das weltweit größte Wettersystem und entwickelt sich besonders stark über Asien. Seine Ausläufer reichen über den Nahen Osten und das Mittelmeer und er kann sich bis in die Stratosphäre bemerkbar machen.

HALO
HALO (High-Altitude and Long Range Research-Aircraft) ist ein deutsches Forschungsflugzeug zur wissenschaftlichen Untersuchung der Erdatmosphäre, und wurde gemeinsam von der DLR und der Max Planck Gesellschaft initiiert. Es ermöglicht eine bisher unerreichte Qualität von Messungen, vor allem in den hoch gelegenen Schichten zwischen der Troposphäre und der Stratosphäre, die man mit anderen Messflugzeugen nur schwer erreicht. Die Untersuchungen leisten damit einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Ozonchemie und dem atmosphärischen Transport von Luftschadstoffen.

OMO
Die OMO-Flugzeugmesskampagne befasst sich mit der "Selbstreinigungskraft" der Atmosphäre. Sie konzentriert sich auf die Oxidationsprozesse und die Chemie der Luftverschmutzung im Abwind von Südasien während des Sommermonsuns. Der Selbstreinigungsmechanismus wandelt natürliche und vom Menschen verursachte Schadstoffe in lösliche Stoffe um, die durch Niederschläge entfernt werden können. Dies ist sowohl regional, als auch weltweit angesichts der rasant wachsenden Schadstoffemissionen, insbesondere in Asien, entscheidend für die Luftqualität und den Klimawandel.