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Stratosphärenballon unterwegs von Schweden nach Kanada

Forschende aus Jülich und Karlsruhe lassen neu entwickelte Messinstrumente zur Erforschung der oberen Luftschichten fliegen.

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Der Stratosphärenballon bringt die Instrumente auf über 40.000 Meter Höhe und erreicht dabei einen Durchmesser von 100 Metern. | Copyrights: Michael Höpfner (KIT)
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Ein neues Kapitel in der Atmosphärenforschung läutete der Start eines großen Stratosphärenballons ein. Der Ballon trägt das neue Messgerät Gloria-Lite in 40 Kilometer Höhe – etwa viermal so hoch wie Linienflugzeuge – und fliegt damit vom European Space and Sounding Rocket Range (ESRANGE) in Nordschweden nach Kanada, über den Nordatlantik und Grönland hinweg. Gloria-Lite wurde unter Federführung des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung (IMKASF) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelt, in enger Zusammenarbeit mit zwei Instituten des Forschungszentrums Jülich.

„Dies ist das erste Mal, dass ein derartiger Ballon mit einem unserer Instrumente den Atlantik überquert”, sagt Atmosphärenforscher Dr. Jörn Ungermann vom Forschungszentrum Jülich.

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Der Start durch das Ballonteam des Centre National d’Études Spatiales (CNES) in Schweden lief erfolgreich: Wie geplant erreichte der Ballon seine maximale Flughöhe in der Stratosphäre (zweite Schicht der Atmosphäre) und seine volle Größe mit einem Durchmesser von etwa 100 Metern – der Länge eines Fußballfeldes.

Gloria-Lite ist ein vollkommen neu entwickeltes Instrument, das die langjährigen Messreihen seines Vorgängers Gloria fortführen und entscheidend verbessern soll. Durch den Einsatz neuester Infrarotsensoren, maßgeschneiderter Elektronik und innovativer Fertigungstechniken konnten in dem neuen Gerät Größe und Gewicht stark reduziert werden. Das ermöglicht nun auch beispielsweise Langzeitflüge (Long Duration Balloons).

Das zentrale Element von Gloria-Lite ist ein abbildendes Fourier-Transformations-Spektrometer, mit dem das Infrarotlicht, das von über 20 unterschiedlichen Molekülen und Aerosolen in der Atmosphäre abgestrahlte wird, analysiert und die Konzentration der Spurengase berechnet wird. Mithilfe dieser Daten können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die unterschiedlichen dynamischen und chemischen Prozesse in der oberen Atmosphäre besser verstehen und sie in atmosphärischen Rechenmodellen nachbilden.

In Zeiten des sich beschleunigenden Klimawandels ist es besonders wichtig, die Auswirkungen auf die obere Atmosphäre zu untersuchen und mit langfristigen Messreihen zu verfolgen. Immer häufiger auftretende Waldbrände und ihre immer höher reichenden Emissionen tragen beispielsweise zu stärkerer Luftverschmutzung in der Stratosphäre bei.

Gloria-Lite unterstützt als Demonstrator außerdem das Satellitenprojekt Cairt, das auf der langjährigen gemeinsamen Initiative des Forschungszentrums Jülich und KIT aufbaut und von einem internationalen Konsortium der ESA vorgeschlagen wurde. Cairt (www.cairt.eu) ist in der engeren Auswahl von Instrumenten für die elfte Earth Explorer Satellitenmission Anfang der 2030iger Jahre.

Neben dem Messflug mit Gloria-Lite wurde am 27. Juni ein weiterer großer Heliumballon im Rahmen des Atmosfer-Projekts gestartet. Dieser Messflug konzentriert sich auf Messungen über Nordskandinavien. An Bord kam das Instrument Nixe-Ballon zum Vermessen von Eiswolken zum Einsatz, eine gemeinsame Entwicklung des Instituts für Stratosphäre am Forschungszentrum Jülich und der Universität Luleå in Schweden. Mit NIXE wurden sowohl hochaufgelöste Bilder von Eiskristallen in Wolken aufgenommen als auch die Aerosolkonzentration in unterschiedlichen Größenbereichen bestimmt. Die Ergebnisse werden unter anderem genutzt, um ein Satelliten-Demonstrator-Instrument der ESA-Mission FORUM zu validieren. Zusätzlich starteten sechs kleinere Wetterballons mit präzisen Hygrometern als Teil einer internationalen Kampagne, um die Instrumente zu vergleichen. Diese Hygrometer sind darauf ausgelegt, besonders kleine, aber klimarelevante Wasserdampf-Konzentrationen in der Stratosphäre zu messen.


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