Bárðarbunga
„Wir fliegen in die Aschewolke hinein"
Eruption des Bardarbunga am 31. August 2014. Foto: Benedikt G. Ófeigsson
Noch ist unklar, ob und wie sich der Ausbruch des isländischen Vulkans Bardabunga auf den Luftverkehr auswirken wird. 2010 war eine Aschewolke eines benachbarten Vulkans von Island über Europa gezogen und hatte den Flugverkehr tagelang weiträumig lahm gelegt. Der Leiter des Umweltlabors der Fachhochschule Düsseldorf Konradin Weber erzählte uns, wie eine solche Aschewolke untersucht werden kann
Herr Weber, haben Sie vom Deutschen Wetterdienst (DWD) schon den Auftrag erhalten, die Ausscheidungen des Vulkans Bardabunga auf Island zu untersuchen?
Nein, aber wir sind in ständiger Bereitschaft. Im Moment gibt es aber auch noch gar keine Aschewolke. Gleichwohl bleibt die Alarmstufe auf orange - die Gefährdung ist also weiter auf mittlerem Niveau.
Was passiert, wenn Sie den Auftrag bekommen?
Wir haben eine kleine Hochleistungsmaschine, mit der wir Aschewolken untersuchen. Eine zweite wird gerade noch zusätzlich ausgerüstet. Wir sind immer in Bereitschaft und können innerhalb von 24 Stunden losfliegen. Neben dem Pilot fliegen ein oder zwei Wissenschaftler mit.
Was untersuchen Sie vom Flugzeug aus?
Neben einem Schwefeldioxid-Messgerät ist das wichtigste Instrument an Bord ein optischer Teilchenzähler, der mit einem Laser die Partikelzahl in der Luft misst.
Das heißt: Sie fliegen durch die Aschewolke durch? Ist das nicht gefährlich?
Ja, wir fliegen in die Aschewolke hinein. Da wir keinen Düsenjet sondern eine Propeller-Maschine mit Kolbenmotor und Luftfilter haben, stellt das für uns keine Gefahr dar. Diese Vor-Ort-Messungen lassen sich auch besser kalibrieren als Messungen aus großer Entfernung, etwa vom Boden.
Nein, aber wir sind in ständiger Bereitschaft. Im Moment gibt es aber auch noch gar keine Aschewolke. Gleichwohl bleibt die Alarmstufe auf orange - die Gefährdung ist also weiter auf mittlerem Niveau.
Was passiert, wenn Sie den Auftrag bekommen?
Wir haben eine kleine Hochleistungsmaschine, mit der wir Aschewolken untersuchen. Eine zweite wird gerade noch zusätzlich ausgerüstet. Wir sind immer in Bereitschaft und können innerhalb von 24 Stunden losfliegen. Neben dem Pilot fliegen ein oder zwei Wissenschaftler mit.
Was untersuchen Sie vom Flugzeug aus?
Neben einem Schwefeldioxid-Messgerät ist das wichtigste Instrument an Bord ein optischer Teilchenzähler, der mit einem Laser die Partikelzahl in der Luft misst.
Das heißt: Sie fliegen durch die Aschewolke durch? Ist das nicht gefährlich?
Ja, wir fliegen in die Aschewolke hinein. Da wir keinen Düsenjet sondern eine Propeller-Maschine mit Kolbenmotor und Luftfilter haben, stellt das für uns keine Gefahr dar. Diese Vor-Ort-Messungen lassen sich auch besser kalibrieren als Messungen aus großer Entfernung, etwa vom Boden.
Konradin Weber (rechts) und sein Team mit dem Messflugzeug. Foto: FH Düsseldorf
Und was für ein Ergebnis erhalten Sie dann?
Wir messen die Partikelzahl einmal pro Sekunde für den jeweiligen Aufenthaltsort unseres Flugzeug. Zusammen mit der dreidimensionalen Flugroute ergeben sich die Messwerte wie an einer Perlenkette aufgereiht. Die Aschekonzentration wird in 31 Größenklassen eingeteilt. Diese Daten liefern wir dann an den Deutschen Wetterdienst.
Und wann kommt es zu einem Flugverbot?
Das entscheidet das Verkehrsministerium in Abstimmung mit der Deutschen Flugsicherung (DFS) und dem DWD. Wir sprechen bei 200 bis 2000 Mikrogramm Aschepartikel pro Kubikmeter von geringer Gefahr, bei 2000 bis 4000 Mikrogramm pro Kubikmeter von erhöhter und bei mehr als 4000 Mikrogramm Asche pro Kubikmeter Luft von hoher Gefahr.
Wie hoch war denn die Konzentration beim Ausbruch 2010?
Gemessen an den heutigen EU-Grenzwerten wäre damals kein striktes Flugverbot nötig gewesen. Aber das war eben auch ein Lernprozess.
Fliegen Sie nur über Deutschland oder auch nach Island?
Das hängt von der jeweiligen Situation ab und wird vom DWD vorgeschlagen. Wir können überall fliegen: Über Deutschland oder auch nach Island. Wir haben auch eine enge Kooperation mit den beiden isländischen Universitäten, sowie mit Iceland Air. Wir haben solche Messungen auch schon in Asien und anderen Teilen der Welt gemacht.
Welche anderen Daten stehen denn zu Untersuchung einer Aschewolke noch zur Verfügung?
Der DWD betreibt ein so genanntes Ceilometer-Netzwerk. Das sind Lasermesssysteme am Boden, die die Wolkenunterkante über dem jeweiligen Standort messen. Damit sieht man die horizontale Ausbreitung einer Aschewolke. Zusätzlich gibt es Lidar-Systeme, also Radarsysteme, die mit Laserlicht arbeiten. Lidars stehen zum Beispiel in Leipzig, München und Jülich und auch sie vermessen mögliche Aschewolken. Und dann gibt es natürlich noch Satellitendaten.
Wir messen die Partikelzahl einmal pro Sekunde für den jeweiligen Aufenthaltsort unseres Flugzeug. Zusammen mit der dreidimensionalen Flugroute ergeben sich die Messwerte wie an einer Perlenkette aufgereiht. Die Aschekonzentration wird in 31 Größenklassen eingeteilt. Diese Daten liefern wir dann an den Deutschen Wetterdienst.
Und wann kommt es zu einem Flugverbot?
Das entscheidet das Verkehrsministerium in Abstimmung mit der Deutschen Flugsicherung (DFS) und dem DWD. Wir sprechen bei 200 bis 2000 Mikrogramm Aschepartikel pro Kubikmeter von geringer Gefahr, bei 2000 bis 4000 Mikrogramm pro Kubikmeter von erhöhter und bei mehr als 4000 Mikrogramm Asche pro Kubikmeter Luft von hoher Gefahr.
Wie hoch war denn die Konzentration beim Ausbruch 2010?
Gemessen an den heutigen EU-Grenzwerten wäre damals kein striktes Flugverbot nötig gewesen. Aber das war eben auch ein Lernprozess.
Fliegen Sie nur über Deutschland oder auch nach Island?
Das hängt von der jeweiligen Situation ab und wird vom DWD vorgeschlagen. Wir können überall fliegen: Über Deutschland oder auch nach Island. Wir haben auch eine enge Kooperation mit den beiden isländischen Universitäten, sowie mit Iceland Air. Wir haben solche Messungen auch schon in Asien und anderen Teilen der Welt gemacht.
Welche anderen Daten stehen denn zu Untersuchung einer Aschewolke noch zur Verfügung?
Der DWD betreibt ein so genanntes Ceilometer-Netzwerk. Das sind Lasermesssysteme am Boden, die die Wolkenunterkante über dem jeweiligen Standort messen. Damit sieht man die horizontale Ausbreitung einer Aschewolke. Zusätzlich gibt es Lidar-Systeme, also Radarsysteme, die mit Laserlicht arbeiten. Lidars stehen zum Beispiel in Leipzig, München und Jülich und auch sie vermessen mögliche Aschewolken. Und dann gibt es natürlich noch Satellitendaten.
Helmholtz-Zentren erforschen Aschewolken
Bei seinem Ausbruch 2010 schleuderte der Vulkan Eyjafjallajökull auf Island Aschepartikel in die Atmosphäre. An der Untersuchung der Aschewolke beteiligten sich auch die Helmholtz-Zentren: DLR, KIT, FZJ, GFZ, HZG und AWI.
Forscherinnen und Forscher verschiedener Helmholtz-Zentren stehen auch 2014 wieder bereit, um eine sich möglicherweise ergebende Aschewolke zu untersuchen: Volker Matthias vom Helmholtz-Zentrum Geesthacht steht bereit, Simulationsrechnungen der Aschewolke-Ausbreitung durchzuführen. Mit einem Lidar können Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Instituts - Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung eine mögliche Aschewolke über der Forschungsstation AWIPEV in Spitzbergen vermessen.
Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich liefern eine verbesserte Vorhersagen zu einer möglichen Aschewolke des Bardarbunga. (Pressemeldung vom 29. August). Das Forschungszentrum Jülich liefert auch Vorhersagen zur Verteilung von Vulkanasche. Die Wissenschaftler des Instituts für Energie- und Klimaforschung, Troposphäre (IEK-8), haben hierzu gemeinsam mit dem Rheinischen Institut für Umweltforschung (RIU) an der Universität zu Köln das Atmosphären-Simulationsmodell EURAD-IM (EURopean Air pollution Dispersion-Inverse Model) verfeinert: Damit lässt sich nun die Menge und Ausbreitung von Aschewolken bei verfügbaren Beobachtungen noch präziser analysieren, als es beim Ausbruch des Vulkans Eyjafjallajökull der Fall war.
Das Karlsruher Institut für Technologie hat das Wettervorhersagesystem COSMO des Deutschen Wetterdienstes zur Vorhersage der Verteilung der Vulkanasche Vorhersagesysteme COSMO-ART und ICON-ART weiterentwickelt. Der Deutsche Wetterdienst verwendet aktuell die am KIT entwickelten Technologien für die Vorhersage. Die Ergebnisse dieser Simulationen fließen den gesetzlichen Angaben entsprechend unmittelbar in die offizielle Flugwetterberatung des Deutschen Wetterdienstes ein. Diese Vorhersagen werden von der Deutschen Flugsicherung und den deutschen Fluggesellschaften genutzt. Sie dienen als Grundlage für eventuelle Sperrungen des Luftraums und die Festlegung von Flugrouten. Es besteht im Rahmen von Kooperationsvereinbarungen ein reger Austausch zwischen Mitarbeitern der Forschungsabteilung des DWD und Mitarbeitern des Institutes für Meteorologie und Klimaforschung (IMK) am KIT.
Seit Bekanntwerden eines möglichen Ausbruchs des Bardabunga werden am KIT hypothetische Simulationen zur Vorbereitung des Ernstfalles durchgeführt. Das IMK betreibt ein Sonnenphotometer, welches in das weltweite Messnetz der NASA eingebunden ist. Es erfasst kontinuierlich Information zur Beladung der Atmosphäre mit Aerosolen in einer vertikalen Luftsäule über dem KIT. Diese Messungen liefern Rückschlüsse über das Vorhandensein von Vulkanasche. Die aktuellen Daten sind frei zugänglich und weltweit ständig über Internet abrufbar.
Bei seinem Ausbruch 2010 schleuderte der Vulkan Eyjafjallajökull auf Island Aschepartikel in die Atmosphäre. An der Untersuchung der Aschewolke beteiligten sich auch die Helmholtz-Zentren: DLR, KIT, FZJ, GFZ, HZG und AWI.
Forscherinnen und Forscher verschiedener Helmholtz-Zentren stehen auch 2014 wieder bereit, um eine sich möglicherweise ergebende Aschewolke zu untersuchen: Volker Matthias vom Helmholtz-Zentrum Geesthacht steht bereit, Simulationsrechnungen der Aschewolke-Ausbreitung durchzuführen. Mit einem Lidar können Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Instituts - Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung eine mögliche Aschewolke über der Forschungsstation AWIPEV in Spitzbergen vermessen.
Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich liefern eine verbesserte Vorhersagen zu einer möglichen Aschewolke des Bardarbunga. (Pressemeldung vom 29. August). Das Forschungszentrum Jülich liefert auch Vorhersagen zur Verteilung von Vulkanasche. Die Wissenschaftler des Instituts für Energie- und Klimaforschung, Troposphäre (IEK-8), haben hierzu gemeinsam mit dem Rheinischen Institut für Umweltforschung (RIU) an der Universität zu Köln das Atmosphären-Simulationsmodell EURAD-IM (EURopean Air pollution Dispersion-Inverse Model) verfeinert: Damit lässt sich nun die Menge und Ausbreitung von Aschewolken bei verfügbaren Beobachtungen noch präziser analysieren, als es beim Ausbruch des Vulkans Eyjafjallajökull der Fall war.
Das Karlsruher Institut für Technologie hat das Wettervorhersagesystem COSMO des Deutschen Wetterdienstes zur Vorhersage der Verteilung der Vulkanasche Vorhersagesysteme COSMO-ART und ICON-ART weiterentwickelt. Der Deutsche Wetterdienst verwendet aktuell die am KIT entwickelten Technologien für die Vorhersage. Die Ergebnisse dieser Simulationen fließen den gesetzlichen Angaben entsprechend unmittelbar in die offizielle Flugwetterberatung des Deutschen Wetterdienstes ein. Diese Vorhersagen werden von der Deutschen Flugsicherung und den deutschen Fluggesellschaften genutzt. Sie dienen als Grundlage für eventuelle Sperrungen des Luftraums und die Festlegung von Flugrouten. Es besteht im Rahmen von Kooperationsvereinbarungen ein reger Austausch zwischen Mitarbeitern der Forschungsabteilung des DWD und Mitarbeitern des Institutes für Meteorologie und Klimaforschung (IMK) am KIT.
Seit Bekanntwerden eines möglichen Ausbruchs des Bardabunga werden am KIT hypothetische Simulationen zur Vorbereitung des Ernstfalles durchgeführt. Das IMK betreibt ein Sonnenphotometer, welches in das weltweite Messnetz der NASA eingebunden ist. Es erfasst kontinuierlich Information zur Beladung der Atmosphäre mit Aerosolen in einer vertikalen Luftsäule über dem KIT. Diese Messungen liefern Rückschlüsse über das Vorhandensein von Vulkanasche. Die aktuellen Daten sind frei zugänglich und weltweit ständig über Internet abrufbar.
Weitere Links
Pressemeldung der FH Düsseldorf vom 22. Mai: Luftfahrt profitiert von neuem Vulkanasche-Warnsystem – Deutscher Wetterdienst und Fachhochschule Düsseldorf stellten mit Partnern das neue System auf der ILA in Berlin vor
Pressemeldung des DWD vom 21. Mai Luftfahrt profitiert von neuem Vulkanasche-Warnsystem
Pressemeldung der FH Düsseldorf vom 15. Mai: Über eine Tonne Vulkanasche für die Forschung
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