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Researchzentrum Jülich - Presseinformationen - Hitzewellen: Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen Klimafolgen

Auf einem Experimentierfeld bei Jülich erforschen die Klimaschützer aus Jülich und ihren Kolleginnen und Kollegen aus Potsdam, Leipzig und Garmisch-Partenkirchen zurzeit, wie sich Wärmewellen auf die Umgebung und das Raumklima auswirkt. Der Bodenwissenschaftler Prof. Nicolas Brüggemann und der Atmosphärenwissenschaftler Dr. Ralf Tillmann erläutern in einem Gespräch, warum die Erforschung so bedeutsam ist.

Werden Unwetter das Wetter nachhaltig beeinflussen? Wie verhalten sich klimatische Extremereignisse wie Hitzewellen oder starke Regenfälle zur nachhaltigen Weiterentwicklung von Erd- und Klimasystemen? Diese und andere Fragestellungen wollen die Weltklima- und Bodenforschung in Jülich zusammen mit Kolleginnen und Kollegen aufgreifen. In den kommenden fünf Jahren werden sie zusammen ein bewegliches Erdbeobachtungsmesssystem namens MOSES (Modular Observation Solutions for Earth Systems) aufbauen.

Sie wollen wissen, wie sich Wärmewellen auf die Umgebung und das Raumklima auswirkt. Gespräch mit Prof. Nicolas Brüggemann vom IBG-3 und Dr. Ralf Tillmann vom IEK-8: Prof. Brüggemann, Dr. Tillmann, was ist so wichtig für das Projekt MOSES?

Brüggemann: Ob Hitzewelle oder Überschwemmung, andauernde Dürre oder besonders heftige Regenfälle - die Klimabilanz hat gezeigt, dass es immer häufiger Wetterextreme gibt. Zum besseren Verständnis müssen wir das Weltklima als globales System sehen - denn Boden, Meere, Luft und Flora sind in ihren Klimaprozessen stark vernetzt.

Bisher konzentrierte sich die Klimaschutzforschung vor allem auf die langfristigen klimatischen Trends und vernachlässigte die Betrachtung von kurzfristigen, extremen Wetterereignissen wie z. B. Hitzewellen. In der Vergangenheit hat sich die Klimaschutzforschung vor allem auf die langfristigen Trends fokussiert. Auch wenn solche Wettererscheinungen nur wenige Tage oder gar mehrere Tage dauern und lokal vorkommen, haben sie große und nachhaltige Folgen für das globale Klimaschutz. Tillmann: Mit MOSES wollen wir nun im Helmholtz-Forschungsfeld Erde und Umgebung ein modulares Erderkundungssystem aufstellen, das von allen acht teilnehmenden Forschungseinrichtungen dort eingesetzt werden kann, wo kurzzeitig Extremwetterlagen herrschen.

Brüggemann: Bei IBG-3 und IEK-8 erforschen wir nun gezielt die Hitzewelle und ihre Effekte - zum Beispiel auf klimaschädliche Gase und Partikel in der Raumluft. Zugleich wollen wir besser nachvollziehen können, wie sich Wärmewellen von ausgetrockneten Erden und zugleich dürrebelasteten Gewächsen intensivieren und zu weiteren Kohlendioxidemissionen anregen. Brüggemann: Um mehr über die Entwicklung von Klimagasen wie Kohlendioxid, Methan und Lachgas zu erfahren, haben wir auf dem Testfeld in SELHENHAUSEN ein mobiles IBG-3-Messsystem mit unterschiedlichen Messgeräten vor Ort. Hierfür haben wir eine Vielzahl von Messgeräten entwickelt.

Um die Feinstaubmenge in Verbindung mit meteorologischen Größen wie z. B. Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Windkraft und -druck zu ermitteln, sind die Flugroboter mit einer speziellen Messmethode aufbereitet. Zusammengefasst: Wir alle tauschen uns aus - um unsere Messtechniken und Modellierungen zu optimieren und die Klimaprozesse von Wärmewellen besser zu erfassen.

Auf diese Weise können wir schließlich feststellen, wie wir die Folgen von Hitzewellen mildern können. Dies ist auch ein Anliegen von MOSES. Welche genauen Informationen möchten Sie mit Ihren Maßen erhalten? Brüggemann: Wir wollen wissen, wie sehr die Treibhausgase zwischen der Erdoberfläche und der Erdatmosphäre von Wärmestrahlen beeinflußt werden. Schon kleine Veränderungen in der Zusammensetzung der Treibhausgase in der Luft können zu interessanten Rückschlüssen auf bedeutsame Vorgänge in terrestrischen Ökosystemen geführt werden, die ebenfalls durch den Klimawandel geprägt sind.

Im Falle der Treibhausgase Methan und Lachgas kennen wir die Vorgänge noch weniger - auch hier wird versucht, mit MOSES die Vorgänge besser zu untersuchen. Die durch kosmische Strahlung in der Erdatmosphäre erzeugten und nach unten fliegenden Nervenzellen werden von den Bodenatomen wieder in die Erdatmosphäre zurückreflektiert.

Tillmann: Mit unseren Dronemessungen von IEK-8 wollen wir zum Beispiel wissen, wie viel feiner Staub in welcher Höhenlage vorhanden ist. Dabei ist es notwendig, mehr über die so genannte Mischschicht der bodennahen Erdatmosphäre zu erlernen. Aufgrund der solaren Einstrahlung steigt die Bodenerwärmung im Laufe des Tages an, so dass mehr ansteigende erwärmte Raumluft diese Gemischschicht weiter nach oben erweitert - und feiner Staub in dieser grösseren Luftmenge auflösen kann.

Feldtest bei Jülich: MOSES soll eine Lücke in der Forschung schließen. Wir wollen in der MOSES-Kampagne erfahren, welche Auswirkungen die extremen Hitzewellentemperaturen auf diesen Vorgang haben. Darüber hinaus ist alles andere als geklärt, welche Bedeutung Feinstaub für die Erderwärmung hat - wir wollen hier einen Teil dazu beitragen.

In welchem Umfang Pflanzenemissionen in Feinstaub umgesetzt werden und welche Auswirkungen dies auf die Luft hat, ist auch eine unserer Forschungen. Dabei wird besonders anschaulich, warum das IEK und das IBG-3 auch bei MOSES perfekt zusammenwirken können. Bei unseren Messmethoden vervollständigen und stützen wir uns, um das komplizierte Gesamtklimasystem zu verstehen, in dem Anlagen, Luft und viele andere Einflussfaktoren ineinandergreifen.

Rolf und seine Mitarbeiter hatten bereits im vergangenen Monat eine Versuchsballonsonde vom Institutsdach im bei MOSES erforschten Themenbereich "Hydrological Extreme" in Betrieb genommen, um erste Meßdaten zu erhalten und die für das Vorhaben erforderlichen Untersuchungsinstrumente weiter zu entwickeln. Mit solchen Messfühlern wollen die Klimaforscher aus Jülich zum Beispiel in Höhen von bis zu 35 Kilometer erfahren, welche Langzeitauswirkungen Unwetter auf das klimatische Umfeld haben und wie sie zum Beispiel mit Hochwasser wie dem jüngsten in Aachen verbunden werden können.