Aerosole Archives - Windinfo.eu

Es ist zwar schon ein paar Tage her, aber am 29. Mai 2024 war es so weit. Genauer gesagt um 0:20 Uhr mitteleuropäischer Sommerzeit hob im fernen kalifornischen Vandenberg (28. Mai, 15:20 Uhr Ortszeit) der neue Erdbeobachtungssatellit an Bord einer Falcon-9 Trägerrakete mit einem Bilderbuchstart ab. Nur wenig später um 1:14 Uhr hat der etwa zwei Tonnen schwere Satellit, der aufgrund seines Aussehens auch „Weißer Drache“ genannt wird, seine Bereitschaft für den Einsatz im All zum Kontrollzentrum signalisiert.

Ob extreme Starkregenereignisse wie in den vergangenen Wochen in Teilen Deutschlands oder Dürre und Hitze in Südeuropa – die Sonneneinstrahlung ist die maßgebliche Größe für die Wetterdynamik und auf längeren Zeitskalen auch das Klimageschehen auf unserer Erde. Sie treibt die Zirkulation in der Atmosphäre an. Allerdings ist die Strahlung der Sonne sehr unterschiedlich in der Erdatmosphäre verteilt und tritt zudem in Wechselwirkungen mit Wolken, Aerosolen (z.B. Schwebeteilchen wie Vulkanasche, Saharastaub oder Industrieemissionen) oder anderen Spurenelementen.

Um den Strahlungshaushalt unserer Erde zeitlich und räumlich viel genauer zu erfassen und die erwähnten Wechselwirkungen der Wolken- und Aerosolprozesse in unserer Atmosphäre global besser zu kennen und zu entschlüsseln, wurde EarthCARE ins Leben gerufen. EarthCARE ist ein Akronym und steht für Earth Cloud, Aerosol and Radiation Explorer. Die Mission ist eine Kooperation der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) mit der japanischen Weltraumagentur (JAXA – Japan Aerospace Exploration Agency).

Für diese Aufgabe sind auf EarthCARE vier sich gegenseitig ergänzende Messinstrumente untergebracht. Mit dieser Kombination ist es möglich gleichzeitig die Wolken- und Aerosolwechselwirkungen mit der kurzwelligen als auch langwelligen Strahlung in der Atmosphäre zu messen.

Zunächst wäre das Atmosphären-Lidar ATLID zu nennen. Das Atmosphären Lidar sendet dabei Lichtimpulse aus und analysiert die reflektierten Signale. Daraus wird ein hochaufgelöstes vertikales Profil der Erdatmosphäre von Aersolen und Wolken einschließlich ihrer Eigenschaften wie Dichte und Aerosoltyp erstellt. Die bisher nie erreichte Genauigkeit des Lidars wird entscheidend das Verständnis der Rolle von Aerosolen und Wolken in der Energiebilanz der Erde voranbringen.

Mit dem von der JAXA bereitgestellten Wolkenprofilradar CPR (Cloud Profiling Radar) kann EarthCARE das „Innenleben“ von Wolken beobachten. Dabei können detaillierte Informationen zu deren vertikaler Struktur und Geschwindigkeit, Partikelgrößenverteilung und Wassergehalt gewonnen werden. Damit lassen sich zum Beispiel die Erkenntnisse zur Bildung und Auflösung von Wolken vertiefen.

Das dritte Instrument an Bord von EarthCARE ist ein Multi-Spektral-Imager (MSI). Dieses nimmt hochauflösende Bilder in mehreren Spektralbändern des sichtbaren und infraroten Lichtspektrums auf. So können die Wissenschaftler zwischen verschiedenen Arten von Wolken, Aerosolen und der Erdoberfläche unterscheiden und zudem zusätzliche Informationen über die optischen Eigenschaften von Wolken und Aerosolen erhalten, um mehr über ihre Zusammensetzung und Verteilung zu erfahren. Während das Atmosphären-Lidar und das Wolkenradar Profile der Atmosphäre in einem eher dünnen Streifen direkt unter dem Satelliten erfassen, misst der Multi-Spektral-Imager in einem viel größeren Sichtfeld. Durch die Zusammenführung der Lidar-, Radar- und Multispektraldaten werden hochaufgelöste dreidimensionale Informationen über Wolken und Aerosole vorliegen.

Zu guter Letzt ist noch ein Breitbandradiometer BBR (Broad Band Radiometer) an Bord des Satelliten. Dieses Instrument vermisst die reflektierte Strahlung der Sonne aber auch die von der Erde ausgehende Wärmestrahlung in der Atmosphäre. Diese Messungen werden kombiniert mit den aus anderen Instrumenten abgeleiteten Strahlungsinformationen. So lässt sich das Verständnis der Energiebilanz unseres Planeten in Wechselwirkung mit den Aerosolen und Wolken voraussichtlich zusätzlich vertiefen.

Wie geht es nun weiter? EarthCARE durchläuft nun eine halbjährige Inbetriebnahme, bevor dann die routinemäßigen Messungen starten. Während dieser Periode müssen die Instrumente mit weiteren Messdaten aus der Luft und vom Boden verglichen und richtig eingestellt werden. Bei der Validierungskampagne kommt unter anderem auch das Forschungsflugzeug HALO (High Altitude and Long range Research Aircraft) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) zum Einsatz. Der Flieger ist mit vier Instrumenten bestückt, die mit denen von EarthCARE vergleichbar sind.

Nach Abschluss der Validierungskampagne geht EarthCARE in den operationellen Modus und liefert den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern neue Datensätze. Man darf gespannt sein, welche neuen Erkenntnisse über die Beziehung zwischen Wolken, Aerosolen und Strahlung gewonnen werden.

M.Sc. (Meteorologe) Sebastian Altnau
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 13.06.2024
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Am gestrigen Samstag wurde in der Mitte und im Süden Deutschlands verbreitet ein Sommertag mit Höchsttemperaturen von über 25 Grad verzeichnet. In Ohlsbach gab es sogar den ersten Hitzetag mit einem Spitzenwert von 30,1 Grad. Damit wurden dort sowie an vielen anderen Stationen Temperaturen erreicht, die bisher in der ersten Aprildekade noch nie auftraten. Zudem gab es noch nie so früh im Jahr einen Hitzetag mit einer Tageshöchsttemperatur von mindestens 30 Grad.

Verantwortlich für diese bemerkenswerte warme Witterung ist ein langwelliger über Westeuropa in Verbindung mit einem kräftigen Sturmtief bei Irland. Auf der Vorderseite des Tiefs gelangt sehr warme bis heiße Luft von Nordafrika bis nach Mitteleuropa. So liegt die Temperatur in 850 Hektopascal (etwa 1500 Meter Höhe) im Süden Deutschlands bei bis zu 18 Grad. Da sich erst im Laufe des Samstags im Westen Saharastaub bemerkbar machte, konnte sich die Luftmasse durch überwiegend ungestörte Sonneneinstrahlung auch in Erdbodennähe noch ordentlich erwärmen. Denn Saharastaub hat einen dämpfenden Einfluss auf die Tageshöchsttemperaturen. Zum einen wird die von der Sonne ausgehende kurzwellige Strahlung an den Staubpartikeln reflektiert und zum anderen fördern die die Ausbildung von hohen Wolkenfeldern. Durch die fehlende Einstrahlung wird das volle Potenzial einer Luftmasse nicht ganz ausgenutzt.

Zuvor dominierte gestern um die Mittagszeit noch größtenteils ungetrübter Sonnenschein. Erst im Laufe des Nachmittags stieg die Saharastaubkonzentration im Westen deutlich an. Dies hatte aber nur noch einen geringen Einfluss auf die Temperaturentwicklung, wodurch rekordverdächtig hohe Werte erreicht wurden. In der Nacht auf Sonntag hatte der Saharastaub allerdings den gegenteiligen Effekt. Durch verstärkte Wolkenbildung zusammen mit einem teils böigen Südwind war die nächtliche Abkühlung nur schwach ausgeprägt. Vor allem an den Nordrändern der Mittelgebirge kamen zusätzlich noch Föhneffekte hinzu. Somit wurde im Umfeld des Harzes sogar örtlich eine Tropennacht mit einer Tiefsttemperatur von über 20 Grad verzeichnet.

Auch am heutigen Sonntag hält das frühsommerliche Wetter an. Von Nordwesten nimmt der Tiefdruckeinfluss allmählich zu. An einer wellenden Kaltfront kann in der Nordwesthälfte etwas Regen fallen. Nach Südosten überwiegt der Hochdruckeinfluss. Allerdings fördert dort die hohe Konzentration an Saharastaub die Wolkenbildung, sodass die Höchsttemperaturen im Vergleich zum Vortag etwas geringer ausfallen werden. Dennoch zeigt das Thermometer abgesehen vom äußersten Norden und Nordwesten in den Niederungen verbreitet Temperaturen um 25 Grad an. Im Süden und Osten sind stellenweise auch rekordverdächtige Werte bis 28 Grad möglich. Erst in der kommenden Woche machen sich von Nordwesten sukzessive deutliche kühlere Luftmassen bemerkbar. Bis dahin zeigt sich der April aber von seiner frühsommerlichen Seite.

M.Sc. Meteorologe Nico Bauer
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 07.04.2024
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

EarthCARE – Den Wechselwirkungen in der Atmosphäre auf der Spur

Ungewöhnlich warmes erstes Aprilwochenende!

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