Vulkanmessungen vom Kasatochi kalibrieren Satellitendaten

Mit ihrem Messcontainer CARIBIC konnten Forscher Schwefeldioxidmessungen des Satelliten GOME-2 direkt überprüfen.

Abgaswolke des Vulkans Kasatochi
Abgaswolke des Vulkans Kasatochi

Mainz - Die regelmäßig mit dem CARIBIC Container bestückte Maschine der Lufthansa flog kurz vor dem Landeanflug auf Frankfurt am 15. August 2008 durch die Abgasfahne des Vulkans Kasatochi aus Alaska. Drei Stunden später vermaß auch der Satellit GOME-2 die Wolke. Die Ergebnisse wurden jetzt im Online Journal Atmospheric Chemistry and Physics veröffentlicht.

Für Beobachtungen der Erdatmosphäre und des Klimas sind Satelliten unerlässlich. Sie liefern weltweite Daten über die Erde, insbesondere die Konzentration verschiedener Treibhaus- und anderer Spurengase. Dabei sind komplizierte mathematische Berechnungen nötig, um die gewünschten Information zu extrahieren. Nicht immer wissen die Wissenschaftler, wie groß der Fehler ist. Durch einen Glücksfall, den Durchzug einer Vulkanwolke mit hohem Schwefeldioxidgehalt über Frankfurt, konnten Wissenschaftler des Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz einen Vergleichstest durchführen. Das Projekt wurde unterstützt von der Fraport AG.

„Ein bisschen fühlen wir uns bei dieser Arbeit wie Stiftung Warentest“, sagt CARIBIC-Projektleiter Carl Brenninkmeijer. „Wir nutzen für CARIBIC dieselbe Messtechnik wie bei GOME-2, um die Gaskonzentration in der Atmosphäre zu bestimmen: Spektralanalysen des Sonnenlichtes mittels Differential Optischer Absorptions Spektroskopie, kurz DOAS.“. Die Bedingungen und Berechnungen sind jedoch andere, da das Flugzeug in wesentlich geringerer Höhe fliegt. Zum Vergleich: Das 11 Kilometern, der Satellit in 817 Kilometern Höhe. „Die Tatsache, dass die Daten von Satellit und Flugzeugcontainer nur um sieben Prozent abweichen, bestätigt sowohl unsere als auch die Satellitenumrechnungen“, führt Klaus-Peter Heue aus. Gemessen haben die Wissenschaftler in beiden Fällen die sogenannte Säulendichte des Schwefeldioxids. Das ist die gesamte Menge an Schwefeldioxid, die sich in der Luftsäule über einem bestimmten Fleck der Erde befindet, vom Boden bis in die oberen Höhen der Atmosphäre.

„Schwefeldioxid ist nicht gerade das häufigste Gas in der Atmosphäre und daher war es für uns solch ein Glücksfall mit dem Messcontainer direkt durch die Vulkanwolke zu fliegen“ so Heue. „Da unser Messgerät direkt vor Ort war, gab es wesentlich weniger Störeinflüsse. Bodenmessungen wären in diesem Falle sogar unmöglich gewesen, da sich unterhalb der Vulkanwolke normale Wolken befanden.“ Die Schwefeldioxid-Konzentration in der Wolke lag mit 100 ppb – also ein Teil pro eine Milliarde Teilchen Luft –etwa um den Faktor 1000 über der natürlichen Konzentration. Und das obwohl die Vulkanwolke bereits von der entgegengesetzten Seite der Nordhalbkugel nach Frankfurt transportiert worden war.

Das Gas Schwefeldioxid ist für Klimaforscher interessant, da es zu Partikelbildung führt (Aerosole), die einen kühlenden Effekt auf die Erde haben. Große Vulkanausbrüche wie der des Pinatubo 1991 schleudern Schwefelwolken bis über die Wetterschicht der Atmosphäre in die Stratosphäre, wo die Teilchen über Jahre schweben und als eine Art Sonnenschirm fungieren. Die Schwefeldioxid-Konzentration steigt jedoch momentan unter anderem an, weil schwefelhaltige Steinkohle zur Energieerzeugung genutzt wird. Im Jahre 2006 forderte der Nobelpreisträger Paul Crutzen, den weltweiten Kreislauf von Schwefel besser zu erforschen. Provozierend schlug er vor, als letzten Rettungsanker Schwefelteilchen in die Atmosphäre zu schießen, um einen künstlichen Sonnenschirm aufzuspannen.