Blick von oben für bessere Klimamodelle
Diodenlaser-Spektrometer und Infrarot-Interferometer liefern Isotopenzusammensetzung des atmosphärischen Wasserdampfs.
Der Wasserhaushalt der Troposphäre, der untersten Schicht der Erdatmosphäre, bestimmt das Wetter und spielt eine zentrale Rolle bei Klimaveränderungen. Einblick in die zugrundeliegenden Mechanismen bietet die Isotopenzusammensetzung des Wasserdampfs. Klimaforscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) sammeln die erforderlichen Daten sowohl mit Messungen vor Ort (in-situ) als auch mit Fernerkundungsinstrumenten, etwa per Satellit. In einer aktuellen Kampagne kombinierten sie beide Methoden und konnten erstmals die Genauigkeit der Fernerkundungsmessungen nachweisen.
Abb.: Das vom IMK entwickelte Spektrometer ISOWAT war an Bord einer CASA C-212 des spanischen Instituts für Luft- und Raumfahrttechnik (INTA) vor dem Einsatz. (Bild: C. Dyroff, IMK)
Bei der Kampagne über dem Ozean vor der Kanareninsel Teneriffa bestimmten die Wissenschaftler in insgesamt sechs Messflügen die Isotopenzusammensetzung des Wasserdampfes in bis zu sieben Kilometern Höhe. Dafür nutzten sie das speziell für den Einsatz auf Flugzeugen entwickelte Diodenlaser-Spektrometer ISOWAT, das Messungen mit hoher Genauigkeit und großer zeitlicher Auflösung ermöglicht, sowohl für trockene als auch für feuchte Bedingungen. Zeitgleich und in Zusammenarbeit mit dem Spanischen Wetterdienst erhoben sie Daten von Teneriffa aus, auf 2370 und 3550 Metern Höhe, mit zwei kommerziellen In-situ-Instrumenten und mit einem Infrarot-Instrument des weltweiten Network for the Detection of Atmospheric Composition Change NDACC. Zur globalen Erfassung stützten sich die Wissenschafter außerdem auf die Daten des Infrarot-Instruments IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer), das auf dem europäischen Wettersatelliten METOP-B im Einsatz ist. Die Flüge mit dem Forschungsflugzeug wurden mit den Messungen am Boden genauso koordiniert wie mit den Satellitenüberflügen.
„Für diese Kampagne haben wir die am Institut für Meteorologie und Klimaforschung entwickelten Messverfahren sowohl für die boden- und satellitengestützte Fernerkundung als auch für die flugzeuggestützte In-situ-Messung kombiniert“, erläuterte Matthias Schneider vom KIT. „Die Instrumente lieferten einheitliche Ergebnisse – damit können wir die Genauigkeit der Fernerkundungsinstrumente, das heißt die Qualität der von ihnen gelieferten Daten, bestätigen.“ Die Gruppe ist damit die erste, die eindeutig zeigen konnte, dass sowohl das weltweite Messnetz NDACC mit Bodenstationen als auch moderne Wettersatelliten ein globales Bild der Isotopenzusammensetzung des troposphärischen Wasserdampfes ermitteln können.
KIT / AH
