Flug in einen Gewittersturm

Blow, winds, and crack your cheeks! rage! blow!
You cataracts and hurricanes, spout...
Rumble thy bellyful! Spit, fire! Spout, rain! (King Lear, Act III, Scene 2)

24. Juli 2007: Shakespeare's König Lear rief nach einem Gewittersturm in den Himmel, damit seine Wut auf ihn herunter stürzt. Ein Team von NASA Wissenschaftlern hoft auf genau das Gleiche. Sie hoffen, dass ein paar wirklich starke Gewitterstürme ihren Weg kreuzen -- aber nicht aus den dunklen Absichten von König Lear. 

"Wir müssen noch eine Menge über Gewitterstürme lernen, und wir möchten einige ganz aus der Nähe untersuchen," sagt Michael Goodman, ein Atmosphärenwissenschatler vom Marshall Space Flight Center. "Die Hinweise verdichten sich, dass Gewitterstürme vielleicht eine Rolle beim Klimawechsel spielen." Aber wie? Das ist die Frage.

Rechts: Ein Gewittersturm nahe dem Weikersheim Observatorium in Süddeutschland, im Juni 2007. Photo credit: Jens Hackmann.

Um dies herauszufinden befindet sich ein Team von Wissenschaftlern (Goodman ist einer von ihnen) diesen Sommer, auf einer NASA-finanzierten wissenschaftlichen Kampagne, genannt Tropical Composition, Cloud and Climate Coupling -- TC4 in Kurzform -- in Costa Rica. Wie Lear werden die TC4 Wissenschaftler den Himmel ermahnen, damit er seine Kraft freilässt und sich während dieses Prozesses für Untersuchungen öffnet.

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Einige Gewitterstürme sind so gewaltig, dass sie Luft mehr als 18 km hoch über die Erdoberfläche pumpen, wobei sie durch eine Schicht in der Atmosphäre, genannt Tropopause brechen, bis hinein in die Stratosphäre: Diagramm. TC4 Piloten werden in der Tropopause herumfliegen, um zu untersuchen was für Teilchen durch Gewitterstürme hochgeschleudert werden, und welchen Einfluss dies eventuell hat. 

Das Team wird auch vereiste Zirruswolken untersuchen, die sich bilden, wenn Gewitterstürme die Tropopause erreichen. Zirruswolken breiten sich wie eine leichte Decke über ein großes Gebiet aus, reflektieren Sonnenlicht und kühlen die darunter liegende Erdoberfläche ab. Auf der anderen Seite absorbieren Zirruswolken auch die Infrarotstrahlung von der Erde. Dieses Einfangen von Infrarotenergie erzeugt einen wärmenden Effekt. Teilchen die von starken Stürmen nach oben geschleudert werden, verursachen vielleicht Veränderungen in diesen vereisten Wolken, und kippen die Balance zwischen Abkühlung und Erwärmung. Der netto Effekt auf das Energiebudget der Erde? Dies muss bestimmt werden.

Den TC4 Forschern stehen dazu viele Hilfsmittel zur Verfügung: mehrere NASA Satelliten, drei NASA Flugzeuge (die ER-2, WB-57, und DC-8), Wetterradare und einige Wetterballone. Jedes Instrument spielt eine Schlüsselrolle dabei die einzelnen Bilder des Sturms zu einem Gesamtbild zusammenzusetzen, Daten von Blitzen zu sammeln, Wasserdampf zu messen, Windgeschwindigkeiten, Infrarotemissionen, Staubteilchen, Kohlendioxid und noch weitere Dinge zu bestimmen.

Oben: Die DC-8 mit ihren wissenschaftlichen Instrumenten. [Mehr]

Am aufregendsten sind die Flugzeuge. NASA's DC-8 hat Platz für etwa 35 Forscher -- wenn sie denn alle überhaupt sitzen würden. Es sieht so aus, dass sie eher herumlaufen und miteinander reden und den Gang hinunter schwanken.

Wie ist es, sich unter dieser Gruppe von neugierigen Wissenschaftlern zu befinden, während das Flugzeug durch einen wilden Sturm fliegt?

"Wenn man in dem Flugzeug in den Sturm fliegt, kann man aus dem Fenster schauen, und alle Wissenschaftler reden ständig über das Experiment -- es ist sehr aufregend," sagt die Forscherin Robbie Hood, vom Marshall Space Flight Center. "Es gab aber auch Zeiten, da wollte ich an meinem Schreibtisch sitzen, um die aktuellen Satelliten- und Radarbilder zu betrachten."

Wenn sie während eines Einsatzes in der DC-8 fliegt, wird ihr Wunsch in Erfüllung gehen. Was dieses Experiment von den vorherigen unterscheidet, ist ein neues Tool, genannt Real Time Mission Monitor, oder RTMM. Entwickelt am Marshall Space Flight Center, sammelt RTMM Daten von einer ganzen Reihe von Satelliten und Sensoren, und zeigt den Forschern an Bord des Flugzeugs das Gesamtbild in Farbe. Wissenschaftler am Boden können das Bild ebenfalls betrachten, und sie werden sich alle mittels Instant Messaging miteinander unterhalten.

Oben: Ein Screenshot vom RTMM Bildschirm, von einem Flug am 17. Juli 2007, in der NASA DC-8, durch einen Gewittersturm in Zentralamerika. Image credit: NASA/Michael Goodman. [Größeres Bild]

"Ich denke, dass dieses Tool die Vorstellungungskraft der Leute entzünden wird," sagt Hood. "Wenn man auf Echtzeitdaten schaut, sieht man die Dinge anders als bei zwei Wochen alten Daten, die man auf dem Schreibtisch liegen hat. Und wenn eine Menge Wissenschaftler sich auf Etwas in Echtzeit konzentrieren, entzündet dies die Vorstellungskraft, Konversation und Zusammenarbeit. Es wird neue Entdeckungen beschleunigen." 

Diese Wissenschaftler werden also "in" einem Sturm ein Brainstorming abhalten. Dann kann der Donner ja anfangen.

Author: Dauna Coulter| Editor: Dr. Tony Phillips | Credit: Science@NASA