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Forschungsflugzeuge untersuchen Schadstoffkonzentrationen

| Redakteur: Benjamin Kirchbeck

Wie stark haben sich die Einschränkungen im Zuge der COVID-19-Pandemie auf die Atmosphäre auswirken? Im Projekt Bluesky werden Konzentrationen von Spurengasen und Schadstoffen in der Luft über europäischen Ballungszentren sowie im Flugkorridor nach Nordamerika gemessen, um abzuschätzen, wie sich die Atmosphärenchemie und -physik verändert hat.

Kondensstreifen bestehen weitgehend aus winzigen Eiskristallen, die in kalter Luft bei Temperaturen unterhalb von etwa -42 Grad Celsius aus den Abgasen eines Flugzeugs entstehen.
Kondensstreifen bestehen weitgehend aus winzigen Eiskristallen, die in kalter Luft bei Temperaturen unterhalb von etwa -42 Grad Celsius aus den Abgasen eines Flugzeugs entstehen.
(Bild: gemeinfrei / CC0 )

Ein klarer blauer Himmel ohne Kondensstreifen und leere Straßen – eine typische Situation während des Corona-Lockdowns. Der Verkehr und die Industrieproduktion wurden weltweit heruntergefahren. Und noch immer sind in Europa weniger Flugzeuge und Autos unterwegs als vor der Krise. Die Luftverschmutzung ist um 20 bis 40 Prozent zurückgegangen, und die der Luftfahrt sogar um 85 Prozent.

Diese Besonderheit will ein deutsches Forscherteam nun kurzfristig für das Projekt Bluesky nutzen und untersucht erstmals weltweit mit zwei Forschungsflugzeugen die Veränderungen in der Erdatmosphäre. Die DLR-Messflugzeuge „Halo“ und „Falcon“ wurden dafür mit spezialisierten Instrumenten ausgestattet und fliegen in den kommenden beiden Wochen über Deutschland, Italien, Frankreich, Großbritannien, Irland sowie hinaus auf den Nordatlantik in den Flugkorridor nach Nordamerika.

Forschungsflüge mit zwei Messflugzeugen

Prof. Dr. Jos Lelieveld vom Max-Planck-Institut für Chemie will mit der Mission Bluesky klären, ob es einen Zusammenhang zwischen dem klaren Blau des Himmels während der Lockdowns und der Menge an Aerosolpartikeln in der Atmosphäre gibt. „Der einzigartige blaue Himmel der vergangenen Wochen lässt sich nicht durch die meteorologischen Verhältnisse und den Rückgang der Emissionen in Bodennähe erklären. Eventuell haben Flugzeuge einen größeren Einfluss auf die Bildung von Aerosolpartikeln als bisher gedacht,“ sagt der Atmosphärenforscher und wissenschaftliche Leiter der Halo-Flüge.

Aerosole sind fein verteilte, mikroskopisch kleine Partikel in der Luft, die auch die Wolkenbildung beeinflussen. Sie streuen und absorbieren Sonnenstrahlung und haben so auch einen Einfluss auf unser Klima, denn sie beeinflussen die Strahlungsbilanz der Atmosphäre. Aerosole entstehen unter anderem bei der Verbrennung fossiler Energieträger. Auch Prof. Dr. Christiane Voigt, Leiterin der DLR-Abteilung Wolkenphysik, sieht in Bluesky eine einmalige Chance: „Der derzeitige Zustand der Atmosphäre stellt für die Wissenschaft eine Art Nullpunkt dar. „Wir messen eine Referenz-Atmosphäre die nur wenig mit Emissionen aus Industrie und Verkehr einschließlich der Luftfahrt belastet ist.“

Emissionen über Ballungszentren

Von den Bluesky-Daten erhoffen sich die Wissenschaftler ein klareres Bild des anthropogenen Einflusses auf die Zusammensetzung der Erdatmosphäre. Mit den Geräten an Bord der Forschungsflugzeuge wird neben den wenigen verbliebenen Kondensstreifen die Emissionen von Flugzeugen wie Stickoxide, Schwefeldioxid sowie Aerosole in Reiseflughöhe in den Blick genommen. So soll herausgefunden werden, wie stark diese Emissionen über Europa und im nordatlantischen Flugkorridor zurückgegangen sind. Über Europa sind in normalen Zeiten täglich etwa 30.000 Flugzeuge unterwegs mit entsprechend markanten Emissionen. Der gegenwärtig deutlich geringere Flugverkehr wird den Forschungsflugzeugen auch flexiblere Flugrouten für die Messungen erlauben.

Zudem wollen die Forscher die reduzierten Emissionsfahnen der urbanen Ballungsräume untersuchen und klären, wie sich die Emissionen in der Ebene verteilen. So wollen sie das Ruhrgebiet sowie die Regionen um Frankfurt/Main, Berlin und München überfliegen. Aber auch Flüge über der Poebene in Italien sowie rund um Paris und London sind geplant. „Nahe der Ballungszentren werden wir die atmosphärische Grenzschicht in ein bis zwei Kilometern Höhe ansteuern, da sich dort Emissionen von Straßenverkehr und Industrie konzentrieren“, erklärt Jos Lelieveld, Direktor am Max-Planck-Institut für Chemie. „Uns interessiert, wie sehr sich die Konzentrationen an Schwefeldioxid, Stickoxiden, Kohlenwasserstoffen und deren chemischen Reaktionsprodukten sowie Ozon und Aerosolen verändert haben.“ Auch deren Effekte auf die tiefe Bewölkung untersuchen die Wissenschaftler.

90 Prozent weniger Luftverkehr über Europa.
90 Prozent weniger Luftverkehr über Europa.
(Bild: DLR)

Kurzfristige Vorbereitung

In den vergangenen Wochen war es gelungen, die beiden Forschungsflugzeuge Falcon 20E und Gulfstream G550 Halo kurzfristig für die Mission umzurüsten. „Zahlreiche Instrumente mussten eingebaut, angepasst und die Flugzeuge für die anstehende Mission modifiziert werden“, sagt Dr. Burkard Wigger, Leiter der DLR-Flugexperimente. Gemeinsame Flüge von Falcon und Halo sind bis in die erste Junihälfte hinein geplant. Die Auswertung der Daten und die Analyse der Ergebnisse werden anschließend mehrere Monate in Anspruch nehmen. In die Analyse werden Vergleichsdaten früherer Halo-Forschungsflugkampagnen zu Emissionen des Luftverkehrs sowie zu Emissionen von Ballungszentren mit einfließen.

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