Über den Wolken: HALO-Messkampagne erfolgreich abgeschlossen
Werden die Kapverdischen Inseln in Zukunft feuchter oder trockener? Wird es in der Sahelzone mehr oder weniger regnen? Die Antworten auf Fragen wie diese hängen stark davon ab, wie sich das tropische Regenband in Zukunft verändert. In Fachkreisen als Innertropische Konvergenzzone (Intertropical Convergence Zone, ITCZ) bezeichnet, zieht sich dieses Wolkenband in der Nähe des Äquators um die Erde – es ist aber in sich erstaunlich komplex und variabel. Die vom Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M) und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) geleitete Messkampagne PERCUSION hat die vielfältigen Vorgänge in der atlantischen ITCZ mit einem Fokus auf die Mesoskala untersucht – also alles, was größer als individuelle Wolken, aber kleiner als die Skala der Großwetterlagen ist. Sie war Teil der umfangreicheren Expedition ORCESTRA und ist nun mit einem finalen Workshop in Hamburg zu Ende gegangen.
PERCUSION setzte auf koordinierte Messungen von zwei Plattformen: dem deutschen Forschungsflugzeug HALO und dem Satelliten EarthCARE der Europäischen Weltraumorganisation ESA, welcher seit Mai 2024 im All ist. HALOs Messflüge im August und September 2024 dienten mehreren Zwecken. Zum einen bestimmten die Forschenden mithilfe von meteorologischen Fallsonden, die aus dem Flugzeug abgeworfen wurden, vertikale Profile von Windgeschwindigkeit, Feuchtigkeit und Temperatur in der Mitte und an den Rändern der ITCZ im Atlantik. Zusätzlich erfassten die am Flugzeug installieren Instrumente kontinuierlich relevante Messgrößen wie Vertikalprofile von Wolken und Strahlung. So ergibt sich aus der Kombination der Daten ein Bild der Luftmassenbewegung und der Wolkenbildung in der ITCZ. Dieses Vorgehen hatte sich bereits 2020 bei der vom MPI-M geleiteten Messkampagne EUREC4A bewährt. Verglichen mit EUREC4A, wo der Fokus auf flachen Passatwolken lag, waren die Messungen dieses Mal aber deutlich umfangreicher und zielten vor allem auf Regenwolken in den tiefen Tropen ab, die in Klimamodellen noch nicht gut dargestellt werden.
Das Flugzeug liefert Details, der Satellit langfristige Beobachtungen
Zum anderen ging es bei PERCUSION um die Validierung des Satelliten EarthCARE. Dazu wurde HALO mit ähnlichen Instrumenten ausgestattet wie der Satellit – darunter ein Lidar und ein Radar – und flog bei 33 Gelegenheiten unter diesem her. „Die Abstimmung hat reibungslos geklappt“, resümiert MPI-M-Gruppenleiterin Julia Windmiller, die die Kampagne zusammen mit Bjorn Stevens, Leiter der Abteilung „Klimaphysik“ des MPI-M, und mit Silke Groß vom DLR verantwortete. „Durch den Abgleich mit unseren Messungen lassen sich die Satellitendaten leichter interpretieren und für statistische Betrachtungen der ITCZ heranziehen.“ So verfügen die Forschenden nicht nur über eine detailreiche Momentaufnahme der ITCZ, sondern sie können dank EarthCARE deren Variabilität weiterhin beobachten.
Um das Zusammenspiel von Flugzeug und Satellit in unterschiedlichen Situationen zu ermöglichen, fanden die Flüge an verschiedenen Orten statt: Zunächst ausgehend von den Kapverden im Ostatlantik, wo die Luftschichten teils mit Saharastaub durchsetzt sind, dann im westlichen Atlantik vor Barbados, wo die Luft sehr rein ist. Zusätzlich drehte HALO von seinem Heimatflughafen Oberpfaffenhofen aus im November Runden über den mittleren Breiten. Bei diesem dritten Teil der PERCUSION-Tournee waren die anderen sieben Teilkampagnen von ORCESTRA bereits abgeschlossen.
Insgesamt sind in rund 300 Flugstunden knapp 300 Terabyte an Rohdaten zusammengekommen. Diese gilt es nun auszuwerten und zu interpretieren. Aus Sicht von Bjorn Stevens lässt sich der Erfolg der Kampagne aber nicht nur in Daten bemessen: „Viele junge Wissenschaftler*innen aus unterschiedlichsten Nationen waren in die Kampagne involviert. Sie haben ihre verantwortungsvollen Aufgaben mit großem Engagement erfüllt“, sagt der MPI-M-Direktor. „Ich denke, diese Erfahrungen haben viele nicht nur wissenschaftlich, sondern auch persönlich weitergebracht.“
Weitere Informationen
Kontakt
Dr. Julia Windmiller
Max-Planck-Institut für Meteorologie
julia.windmiller@ mpimet.mpg.de
Prof. Dr. Bjorn Stevens
Max-Planck-Institut für Meteorologie
bjorn.stevens@ mpimet.mpg.de