Rußpartikeln auf der Spur

Wissenschaftler starten Flugkampagne in Grönland

Vom äußersten Nordosten Grönlands aus untersucht ein internationales Wissenschaftlerteam vier Wochen lang, wie sich die Arktis verändert. In der Pamarcmip-Kampagne messen sie das Meereis und die Atmosphäre zwischen Grönland und Spitzbergen – am Boden, mit einem Fesselballon und vom Flugzeug aus. Dabei haben sie es vor allem auf Rußpartikel abgesehen.

Ein Forschungsflugzeug des Alfred-Wegener-Instituts. Foto: Stefan Hendricks/Alfred-Wegener-Institut

Bislang ist Grönland nicht gerade für Flächenbrände bekannt. Doch in einer Torflandschaft im Westen der Insel breitete sich im vergangenen Sommer ein Feuer über mehrere Quadratkilometer aus. Satellitenbilder zeigten die enorme Rauchentwicklung. Sollten solche Brände in der Arktis in Zukunft zunehmen, hätte das selbst für nahezu unbewohnte Regionen Auswirkungen mit ungewissem Ausgang. Wenn sich Rußpartikel – sogenannter Black Carbon – auf dem Schnee und Eis ablagern, reduziert sich deren Reflexionsvermögen und die Oberfläche absorbiert mehr Sonnenstrahlung. Dadurch wiederum schmilzt das Eis noch schneller als bisher.

Mögliche Brände sind aber nur eine von vielen Quellen für Rußpartikel. „Wir sehen in der Arktis schon jetzt eine deutliche Zunahme der Schifffahrt. Außerdem rückt die Region immer weiter in den Fokus für den Abbau von Ressourcen. Deshalb wollen wir auf unserer Kampagne herausfinden, welche Konsequenzen die damit verbundene Zunahme an Ruß und anderen Aerosolpartikeln mit sich bringen wird“, sagt Andreas Herber, Projektkoordinator am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). Die Partikel seien außerdem so klein und leicht, dass sie selbst aus weit entfernten Gebieten in Sibirien oder Nordamerika bis nach Grönland gelangen können.

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Rund 30 Wissenschaftler und Techniker aus Deutschland, Dänemark, den Niederlanden und Japan werden in den nächsten vier Wochen von der grönländischen Forschungsstation Villum aus Flugbeobachtungen und Bodenmessungen durchführen und dabei unter anderem Ruß im Schnee und in den Wolken untersuchen. Die Kampagne Pamarcmip (Pan-Arctic Measurements and Arctic Climate Model Intercomparison Project) ist Teil des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereichs 172 – Arktische Klimaveränderungen.

Ziel des Forschungsverbundes ist es, die Klimaentwicklung in der Arktis mit verschiedenen Methoden und über längere Zeiträume zu beobachten, um die Verlässlichkeit von Modellen zur Vorhersage der beobachteten Erwärmung in der Arktis weiterentwickeln zu können.

Messungen auch am Boden

In insgesamt 70 Flugstunden wollen die Wissenschaftler neben dem Ruß und anderen Partikeln noch viele weitere Parameter messen – darunter etwa die Meereisdicke, die als Schlüsselgröße für die Entwicklung des Meereises gilt. „Im Klimasystem spielt nicht nur die Ausdehnung des arktischen Meereises eine Rolle. Wir müssen auch genau wissen, wie dick es ist. Nur dann können wir sagen, ob das Meereis insgesamt weniger wird“, sagt Andreas Herber. Die Messung erfolgt mit einer Meereisdickensonde, dem sogenannten EM-Bird, die an dem Forschungsflugzeug Polar 5 angebracht ist und während des Flugs auf eine Höhe von etwa 10-15 Metern über dem Meereis hinabgelassen wird. Verknüpft man die Messung mit Satellitendaten, lässt sich abschätzen, wie groß die Eismenge insgesamt ist.

Die Flugkampagne wird durch intensive Messungen am Boden ergänzt, die als wichtige Referenz für die Flugzeugmessungen dienen. Hier nehmen die Wissenschaftler etwa Schneeproben, um Korngröße, Reflexionsvermögen und Konzentration der Rußpartikel zu untersuchen. Ferner werden am Boden Messungen zur Häufigkeit von Aerosolpartikeln durchgeführt, die die Bildung und das Gefrieren von Wolken beeinflussen. Zur Verknüpfung von Boden- und Flugzeugmessungen kommen ein Fesselballon und eine Drohne zum Einsatz, die meteorologische Messungen bis in einer Höhe von 1000 Metern ermöglichen. „Derartige Untersuchungen sind speziell in der Arktis sehr wichtig, weil wegen der komplizierten Struktur der dortigen Atmosphäre Bodenmessungen alleine nicht aussagefähig sind“, sagt Holger Siebert vom Leibniz-Institut für Troposphärenforschung in Leipzig.

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