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03. Dezember 2011 13:09 Uhr

Klimaforschung

Federleichtes Forschen

Von Mai 2012 an untersuchen Wissenschaftler vom Forschungszentrum Jülich auf drei europäischen Lufttörns die Selbstreinigungskraft der Atmosphäre. Dabei kommt ein neues Luftschiff der Zeppelin-Werft in Friedrichshafen zum Einsatz.

  1. Die neue Geheimwaffe der Klimaforschung: der Zeppelin. Foto: dpa

  2. Schweben über dem Alltag: Der Zeppelin „Bodensee“ kriecht mit 75 Stundenkilometern über den Himmel. Foto: dpa

  3. Zeppelin Der Zeppelin wird für die Forscher ausgebaut, die Passagierkabine wird komplett umgebaut: Sitze raus, Messgeräte rein. Foto: Martin Schäfer

Der Zeitpunkt ist günstig gewählt: Kurz vor der Jahresinspektion des Zeppelins im Dezember haben sich Atmosphärenforscher des einzigen Luftschiffs in Deutschland bemächtigt. Die zwölf Passagiersitze sind ausgebaut und warten wie angestaubter Sperrmüll in der Ecke des riesigen Hangars in Friedrichshafen auf den Einsatz im nächsten Jahr. Thomas Mentel vom Forschungszentrum Jülich steht unweit davon an der Gondel und predigt sein Mantra: Üben, üben, üben. Rund ein Dutzend Jungforscher proben den Einsatz: Sie hieven und schieben teures Mess-Equipment in die leere Gondel und balancieren das Fluggerät aus.

Die Zeit drängt. In diesen Tagen soll der 75 Meter lange Zeppelin gleich mehrfach zu Testflügen abheben. Dann müssen alle Instrumente eingerichtet und justiert sein, erklärt Mentel. Die Messgeräte in der Kabine erfassen Luftbestandteile wie Ozon, Stickoxide, flüchtige organische Substanzen und Rußpartikel. An der Spitze eines Masts, der wie bei einem Einhorn von der Kabine absteht, messen die Forscher Temperatur, Luftfeuchte und Luftdruck.

Im Tiefflug über den Bodensee

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Manches Detail werden demnächst auch Beobachter am Boden erspähen können – der Zeppelin kommt während der Testfahrten am Bodensee und im Raum Ravensburg ganz nah ran. Die Behörden haben eine niedrigste Flughöhe von nur 80 Metern erlaubt. Bei Passagierrundflügen gilt sonst eine Mindesthöhe von 300 Metern.

"Wir wollen herausfinden, wie Spurengase in der Atmosphäre abgebaut werden", erklärt Andreas Wahner das Vorhaben. Wahner ist Professor am Institut für Energie- und Klimaforschung des Forschungszentrums Jülich. Für die Untersuchung der unteren Atmosphäre haben er und sein Team schon zweimal in den vergangenen Jahren den Zeppelin als fliegendes Labor genutzt. In einem groß angelegten europäischen Forschungsprojekt namens Pegasos wollen sie daran anknüpfen und in den nächsten zwei Jahren weitere Wissenslücken in der Klimaforschung schließen. Dafür bekommen sie sogar einen eigenen Zeppelin.

Denn während die Forscher mit dem Touristen-Zeppelin proben, entsteht gleich daneben im Hangar ein neuer. Die schwarzen Querstreben aus Kohlefaser sowie die pastellgelben Längsträger aus Aluminium sind schon wie eine Art Skelett fertig montiert. Daneben liegt die riesige weiße Hülle aus einem dreischichtigen Kunststofflaminat. Im April des nächsten Jahres soll der zweite Zeppelin bezugsfertig sein. Dann rüsten Wahner und seine Forschercrew um und gehen auf große Fahrt.

Im Mai 2012 geht es von Friedrichshafen zunächst in die Niederlande – entlang des Rheingrabens, an Mannheim vorbei bis über Köln hinaus. Die Forscher wollen möglichst viele Stichproben der Luftzusammensetzung erfassen. Dazu fliegt der Zeppelin mal tief, mal hoch, bleibt in der Luft stehen, misst eine Luftsäule nach oben, lässt sich mit der Luft einfach treiben. Kein anderes Fluggerät kann dies leisten.

Das Projekt Pegasos soll laut Wahner die Reaktionen von Gasen und Schwebeteilchen, die Aerosole, in der Luft vermessen. Insbesondere haben es die Forscher auf das sogenannte Waschmittel der Atmosphäre abgesehen – spezielle reaktionsfreudige Verbindungen aus Sauerstoff und Wasserstoff. Diese sogenannten OH-Radikale helfen beim Abbau der menschengemachten Emissionen. Um deren Arbeit zu verstehen, untersuchen die Forscher möglichst viele Regionen unterschiedlich starker Besiedlung. Offensichtlich gibt es unterschiedliche Waschgänge, in denen das OH-Waschmittel involviert ist, haben jüngste Forschungsergebnisse gezeigt. Die Jülicher Wissenschaftler wollen dies nun genauer unter die Lupe nehmen. Viele Prozesse in der Atmosphäre sind abhängig vom Sonnenlicht: Erst die Kraft der Lichtstrahlen liefert die für chemische Reaktionen notwendige Energie. "Es ist faszinierend zu sehen, wie sich die Verteilung der Gase bei Aufgang der Sonne verändert", erklärt Forscherin Astrid Kiendler-Scharr. Dem Zeppelin stehen also auch Fahrten in der Dämmerung und durch die Nacht bevor.

Wegen der für viele Atmosphärenprozesse nötigen Sonnenstrahlen haben die Forscher einen Teil der Messgeräte dem Zeppelin huckepack aufs Dach gepackt – unterhalb des riesigen Zeppelinballons lägen sie zu oft im Schatten. Die Ingenieure der Zeppelinluftschifftechnik in Friedrichshafen mussten für die zusätzlichen 600 Kilo schweren Messgeräte Lastverteilung und Balance des Luftschiffs neu austarieren. Die Gesamtlast beträgt etwas unter zwei Tonnen und umfasst ein bis zwei Piloten, einen die Funktion der Messgeräte betreuenden Forscher sowie das Mess-Equipment. "Die Messungen sollten aber weitestgehend automatisch ablaufen", erklärt Klimaforscher Wahner.

Gleich nach dem Holland-Törn umrundet der Zeppelin im Juni 2012 noch die Alpen. Eine direkte Querung ist nicht möglich, da der Flieger mit seiner Tonnage nur eine maximale Flughöhe von 2000 Metern über dem Meeresspiegel erreicht. Wichtiger Zwischenstopp nach sechs Tagestouren ist die Po-Ebene. "Wir wollen auch die Atmosphärenchemie in südlichen, mediterranen Gebieten studieren", erläutert die Forscherin Astrid Kiendler-Scharr. Im April 2013 geht es wieder über die Mannheimer Region, dann Lübeck, Kopenhagen und über Stockholm bis ins dünn besiedelte Südfinnland.

Die Reise geht bis nach Südfinnland

Die Ergebnisse des EU-Projekts Pegasos sollen direkt in die politische Entscheidungsfindung auf nationaler und europäischer Ebene einfließen. So wollen die Forscher zum einen herausbringen, ob und wie sich Emissionsminderungsstrategien auf Luftqualität und regionales Klima auswirken. "Wir wollen auch bestimmen, wie vergangene politische Entscheidungen auf das heutige Klima wirken", erklärt Wahner.

Für das Unternehmen Zeppelinluftschifftechnik haben die Forschungsfahrten eine wichtige strategische Dimension. Die Zeppelin-Unternehmensgruppe steuert den runderneuerten, etwa 3,5 Millionen Euro teuren Forschungszeppelin bei. Damit erwächst der Luftschifffahrt ein drittes Betätigungsfeld: Neben Rundflügen als Touristenattraktion und Werbebannerkampagnen kommen Sondereinsätze wie die Forschungsflüge, beschreibt Zeppelin-Chef Thomas Brandt die Strategie. Mit dem zweiten Zeppelin in Deutschland, einem weiteren in Kalifornien sowie dem Auftrag der Firma Goodyear für drei Neubauten flögen dann bald sechs Zeppeline über diesen Planeten.

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Autor: Martin Schäfer