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Foto: Airbus S. A. S.
In der Tropopause passiert es. In dieser Luftschicht, rund 12.000 Meter hoch über dem Erdboden, befindet sich der Übergang zwischen der vom Wetter bewegten Troposphäre und der darüber liegenden relativ stabilen Stratosphäre: Hier geschehen viele für unser Klima wichtige Prozesse, wer hier Ozon- oder Wasserdampfkonzentrationen misst, erhält wertvolle Erkenntnisse über Veränderungen in der Atmosphäre und möglichen Klimawandel.
Doch die Tropopause ist auch ein schwieriger Ort für die Wissenschaft. Fernerkundungssatelliten schaffen meist die nötige Auflösung nicht. Außerdem benötigen die Daten aus dem Weltall stets ein so genanntes "ground truthing", eine Verifizierung des von oben Gesehenen. Besser sind Flugzeuge. Doch Forschungsflüge sind extrem teuer, "Mehr als für ein paar Tage Daten pro Jahr reichen die Budgets der meisten Institute nicht", erklärt Andreas Volz-Thomas, vom Institut für Chemie und Dynamik der Troposphäre (ICG-II) am Forschungszentrum Jülich.
Bis dann ein Vorschlag aus der Industrie kam. "Airbus ist mit einer Idee an uns herangetreten, Sensoren in Linienflugzeuge einzubauen", erklärt der Klimaforscher. Die Vorteile lagen auf der Hand: Die typische Reiseflughöhe von Langstreckenjets liegt in der Troposphäre oder sogar kurz darüber. Ein Flieger schneidet die Schicht beim Aufsteigen und Absinken also schräg auf und liefert daher perfekte Daten. Ein Linieneinsatz sorgt für die wissenschaftliche Absicherung durch häufige Wiederholungen der Messungen auf identischen Flugrouten. Und da die Klimaforschung an die kommerzielle Luftfahrt nur andockt, halten sich die Kosten im Rahmen.
Es war 1993 und das Projekt MOZAIC (Measurement of Ozone and Water Vapour by Airbus In-Service Aircraft) geboren. "Wir hatten in Kooperation mit verschiedenen Airlines fünf Airbus A-340 ausgerüstet, die hauptsächlich von Europa aus flogen", erzählt Volz-Thomas. Daten von über 100 Millionen geflogenen Kilometern umfasst die MOZAIC-Datenbank heute, dazu 40.000 vertikale Profile vom Aufbau der Atmosphäre. Zuerst wurden nur Ozon und Wasserdampf gemessen, später kamen Stickoxide hinzu, seit 2002 auch Kohlenmonoxid. "Wie hoch die Luft über Ostasien mit Kohlenmonoxid belastet ist, weiß man erst seit MOZAIC", so der Jülicher Wissenschaftler, der das internationale Projekt mit französischer und englischer Beteiligung leitet. Die Daten aus den Flugzeugen werden für wissenschaftliche Zwecke übrigens kostenlos zur Verfügung gestellt.
Nun geht die Klimaforschung aus dem Linienflieger in die nächste, größere Runde. Aus MOZAIC wird IAGOS (Integration of Routine Aircraft Measurements into a Global Observing System), und das Vorhaben ist gerade von der EU in die Roadmap für Spitzenforschung in Europa aufgenommen worden. Eins von 35 höchst förderungswürdigen Projekten sei es, befand das Gremium. "Das gibt uns politischen Rückenwind", sagt Volz-Thomas, "für unsere Finanzierung müssen wir trotzdem zu einem großen Teil selbst sorgen. Für insgesamt 100 Millionen Euro, ausgelegt für die nächsten 20 Jahre ab 2008, soll in IAGOS die Flotte der Flugzeuge von 5 auf 20 wachsen. Besonders wichtig ist den Jülichern dabei eine Ausweitung auf die Südhalbkugel der Erde, "und der Pazifik fehlt uns noch total", erzählt Andreas Volz-Thomas. Intensive Gespräche etwa mit China Airlines oder Cathay Pacific laufen schon. Deren Jets müssten auch nur weniger Zusatzlast auf sich nehmen. Die ersten MOZAIC-Geräte – die im so genannten Avionic Compartment unterhalb der Pilotenkanzel untergebracht wurden – wogen rund 150 Kilogramm. Ein Gewicht, für das die Airlines dann weniger Fracht mitnehmen konnten, und das bei manchen Kooperationspartnern auch von den Forschern bezahlt werden musste.
Dementsprechend wird bei IAGOS an Funktionen der Instrumente zugelegt, gleichzeitig an Gewicht aber abgespeckt. Eine aktuelle Designstudie beinhaltet ein Instrumentenpaket, das nur noch 80 bis 100 Kilogramm wiegen soll, und zusätzliche optische Messgeräte für Kohlendioxid sowie Wolkenpartikel und Aerosole enthält. Die so ermittelten Daten werden auch nicht mehr wie bei MOZAIC nach der Landung ausgelesen, sondern in Echtzeit übertragen – jedenfalls alle, die etwa für aktuelle Wetterdienste oder ein detailliertes Air Pollution Forecasting benötigt werden können.
Ein weiterer Schritt in Richtung Standardisierung soll eine generelle Zulassung der Instrumente durch die europäische Luftfahrtbehörde EASO sein. Zunächst sollen die Pakete generell für alle Maschinen vom Typ A340 zertifiziert werden, später auch für weitere Düsenflieger. Denn wenn es nach Andreas Volz-Thomas ginge, trüge in fernerer Zukunft einfach jedes Verkehrsflugzeug die IAGOS-Sensoren an Bord. Der wissenschaftliche Nutzen wäre immens und eine Wirtschaftlichkeit durch die Beteiligung von kommerziellen Wetterdiensten durchaus gegeben. Das momentane gesellschaftliche Interesse für Umweltthemen und globale Erwärmung gibt den Jülicher Stratosphärenforschern und ihren internationalen Partnern jedenfalls willkommenen Aufwind.
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