Im Rahmen der Mission werden neuartige Instrumente für die genauere Erfassung der Treibhausgase erprobt. Das im DLR-Institut für Physik der Atmosphäre neu entwickelte Lidar-Messgerät CHARM-F kann mittels eines Lasers Methan und CO2 aus großer Entfernung und mit hoher Genauigkeit messen. „Ein solches Lidar-Instrument soll zukünftig als Kernstück der deutsch-französischen Satellitenmission MERLIN regionale und globale Emissionen des Treibhausgases Methan aus dem All bestimmen“, erklärt Projektleiter Dr. Andreas Fix vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre in Oberpfaffenhofen.
Daneben trägt HALO das neu entwickelte Spektrometer MAMAP2DL der Universität Bremen, das Methan und Kohlenstoffdioxid aus lokalen Quellen bildgebend erfasst, sowie das räumlich hochauflösende abbildende Spektrometer specMACS der LMU München. Die wissenschaftliche Instrumentierung ergänzen zwei Cavity-Ringdown-Spektrometer des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie (MPI-BGC) Jena und des DLR, mittels derer die wichtigsten Treibhausgase in-situ gemessen werden, sowie ein automatisierter Probensammler des MPI-BGC zur Laborbestimmung von Treibhausgasen in gesammelten Luftproben. Flüge der Mission tragen auch dazu bei, Daten anderer Satellitenmissionen besser zu kalibrieren, da große Feuchtgebiete und Permafrost-Regionen in hohen Breiten für passive Satelliteninstrumente wegen der geringen Sonneneinstrahlung und starker Bewölkung besonders herausfordernd sind.
Im Tiefflug über ein Fluss-Delta und hoch hinaus in den Norden
Während HALO für die Fernerkundung in rund sieben bis zehn Kilometer Höhe fliegt, sind für die in-situ Vergleichsmessungen möglichst tiefe und damit herausfordernde Flüge nötig. „Für CoMet 2.0 Arctic haben wir beispielsweise umfangreiche Passagen im Tiefflug über dem Mackenzie River Delta und auch über den Regionen mit Öl- und Gasförderung auf 500 bis 600 Meter über Grund absolviert“, berichtet DLR-Forschungspilot Dr. Marc Puskeiler. Die Vegetation von Feuchtgebieten wie dem Mackenzie River Delta nimmt besonders viel Kohlenstoff auf und gibt sie später wieder ab. Solche Feuchtgebiete gehören daher zu den wichtigsten, wenn auch bisher am wenigsten verstandenen Quellen und Senken im globalen CH4- und CO2-Budget.
Methan: Treibhausgas mit starker Wirkung
CO2 ist allgemein als das wichtigste vom Menschen auf der Erde emittierte Treibhausgas bekannt. Weniger bekannt ist, dass Methan (CH4) zwar etwa 200-fach geringer konzentriert in der Atmosphäre vorliegt. Im Vergleich zu CO2 wirkt aber jedes CH4-Molekül über die ersten 20 Jahre 86-mal so stark als Treibhausgas. Insgesamt beträgt der Anteil von CO2 an der Klimaerwärmung seit Beginn der industriellen Revolution etwa 65 Prozent, der von CH4 etwa 18 Prozent bezogen auf alle vom Menschen ausgestoßenen Treibhausgase.
Klimagasemissionen von Waldbränden
Waldbrände sind besonders schädlich für das Klima. „Denn neben dem offensichtlich freigesetzten CO2 solcher Brände, können diese auch zu einer erheblichen Methanquelle werden, wenn die Verbrennung nicht vollständig erfolgt.“ sagt Dr. Andreas Fix. Doch Messflüge in der Nähe von Feuern sind vorab nicht planbar und können nur kurzfristig anvisiert werden. Dem Team von CoMet 2.0 Arctic gelang es aber, einen großen Waldbrand am Rande der Rocky Mountains zu erfliegen.
Vielfältige Kooperation bei Forschungsflügen
Die Mission Comet 2.0 Arctic der deutschen Forschungspartner ist in vielfältige internationale Kooperationen eigebunden. Sie ist Teil der AMPAC-Initiative (Arctic Methane and Permafrost Challenge) der europäischen (ESA) und amerikanischen (NASA) Luft- und Raumfahrt-Agenturen. AMAC hat zum Ziel, die Analyse der arktischen Klimagasemissionen zu dokumentieren. Im Rahmen dieser Zusammenarbeit absolvierten HALO, Forschungsflugzeuge der NASA und kanadische Hubschrauber bereits gemeinsam koordinierte Forschungsflüge, deren Messungen vergleichend unterstützt wurden durch Höhenforschungsballons, Boden-, und Schiffsmessungen. Insgesamt wird HALO im Rahmen dieser Mission, die von DLR, MPI-BGC Jena und DFG finanziert ist, rund 140 Flugstunden im Einsatz sein.
Über HALO
Das Forschungsflugzeug HALO (High Altitude and Long Range) ist eine Gemeinschaftsinitiative deutscher Umwelt- und Klimaforschungseinrichtungen. Gefördert wird HALO durch Zuwendungen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), der Helmholtz-Gemeinschaft, der Max-Planck-Gesellschaft (MPG), der Leibniz-Gemeinschaft, des Freistaates Bayern, des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), des Forschungszentrums Jülich und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).
Im Rahmen der Mission werden neuartige Instrumente für die genauere Erfassung der Treibhausgase erprobt. Das im DLR-Institut für Physik der Atmosphäre neu entwickelte Lidar-Messgerät CHARM-F kann mittels eines Lasers Methan und CO2 aus großer Entfernung und mit hoher Genauigkeit messen. „Ein solches Lidar-Instrument soll zukünftig als Kernstück der deutsch-französischen Satellitenmission MERLIN regionale und globale Emissionen des Treibhausgases Methan aus dem All bestimmen“, erklärt Projektleiter Dr. Andreas Fix vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre in Oberpfaffenhofen.
Daneben trägt HALO das neu entwickelte Spektrometer MAMAP2DL der Universität Bremen, das Methan und Kohlenstoffdioxid aus lokalen Quellen bildgebend erfasst, sowie das räumlich hochauflösende abbildende Spektrometer specMACS der LMU München. Die wissenschaftliche Instrumentierung ergänzen zwei Cavity-Ringdown-Spektrometer des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie (MPI-BGC) Jena und des DLR, mittels derer die wichtigsten Treibhausgase in-situ gemessen werden, sowie ein automatisierter Probensammler des MPI-BGC zur Laborbestimmung von Treibhausgasen in gesammelten Luftproben. Flüge der Mission tragen auch dazu bei, Daten anderer Satellitenmissionen besser zu kalibrieren, da große Feuchtgebiete und Permafrost-Regionen in hohen Breiten für passive Satelliteninstrumente wegen der geringen Sonneneinstrahlung und starker Bewölkung besonders herausfordernd sind.
Im Tiefflug über ein Fluss-Delta und hoch hinaus in den Norden
Während HALO für die Fernerkundung in rund sieben bis zehn Kilometer Höhe fliegt, sind für die in-situ Vergleichsmessungen möglichst tiefe und damit herausfordernde Flüge nötig. „Für CoMet 2.0 Arctic haben wir beispielsweise umfangreiche Passagen im Tiefflug über dem Mackenzie River Delta und auch über den Regionen mit Öl- und Gasförderung auf 500 bis 600 Meter über Grund absolviert“, berichtet DLR-Forschungspilot Dr. Marc Puskeiler. Die Vegetation von Feuchtgebieten wie dem Mackenzie River Delta nimmt besonders viel Kohlenstoff auf und gibt sie später wieder ab. Solche Feuchtgebiete gehören daher zu den wichtigsten, wenn auch bisher am wenigsten verstandenen Quellen und Senken im globalen CH4- und CO2-Budget.
Methan: Treibhausgas mit starker Wirkung
CO2 ist allgemein als das wichtigste vom Menschen auf der Erde emittierte Treibhausgas bekannt. Weniger bekannt ist, dass Methan (CH4) zwar etwa 200-fach geringer konzentriert in der Atmosphäre vorliegt. Im Vergleich zu CO2 wirkt aber jedes CH4-Molekül über die ersten 20 Jahre 86-mal so stark als Treibhausgas. Insgesamt beträgt der Anteil von CO2 an der Klimaerwärmung seit Beginn der industriellen Revolution etwa 65 Prozent, der von CH4 etwa 18 Prozent bezogen auf alle vom Menschen ausgestoßenen Treibhausgase.
Klimagasemissionen von Waldbränden
Waldbrände sind besonders schädlich für das Klima. „Denn neben dem offensichtlich freigesetzten CO2 solcher Brände, können diese auch zu einer erheblichen Methanquelle werden, wenn die Verbrennung nicht vollständig erfolgt.“ sagt Dr. Andreas Fix. Doch Messflüge in der Nähe von Feuern sind vorab nicht planbar und können nur kurzfristig anvisiert werden. Dem Team von CoMet 2.0 Arctic gelang es aber, einen großen Waldbrand am Rande der Rocky Mountains zu erfliegen.
Vielfältige Kooperation bei Forschungsflügen
Die Mission Comet 2.0 Arctic der deutschen Forschungspartner ist in vielfältige internationale Kooperationen eigebunden. Sie ist Teil der AMPAC-Initiative (Arctic Methane and Permafrost Challenge) der europäischen (ESA) und amerikanischen (NASA) Luft- und Raumfahrt-Agenturen. AMAC hat zum Ziel, die Analyse der arktischen Klimagasemissionen zu dokumentieren. Im Rahmen dieser Zusammenarbeit absolvierten HALO, Forschungsflugzeuge der NASA und kanadische Hubschrauber bereits gemeinsam koordinierte Forschungsflüge, deren Messungen vergleichend unterstützt wurden durch Höhenforschungsballons, Boden-, und Schiffsmessungen. Insgesamt wird HALO im Rahmen dieser Mission, die von DLR, MPI-BGC Jena und DFG finanziert ist, rund 140 Flugstunden im Einsatz sein.
Über HALO
Das Forschungsflugzeug HALO (High Altitude and Long Range) ist eine Gemeinschaftsinitiative deutscher Umwelt- und Klimaforschungseinrichtungen. Gefördert wird HALO durch Zuwendungen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), der Helmholtz-Gemeinschaft, der Max-Planck-Gesellschaft (MPG), der Leibniz-Gemeinschaft, des Freistaates Bayern, des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), des Forschungszentrums Jülich und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).