DLR-Forschungsflugzeug "Falcon 20E" absolviert Messflug

DLR-Forschungsflugzeug Falcon 20 E

Welche Auswirkungen hat die Aschewolke in der Atmosphäre, die der isländische Vulkan Eyjafjallajökull über Europa gebracht hat? Dieser Frage gingen Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) auf den Grund. An Bord des DLR-Forschungsflugzeugs "Dassault Falcon 20E" hat eine fünfköpfige Crew am Montag einen dreistündigen Forschungsflug absolviert.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat am 19. April 2010 einen erfolgreichen Messflug über Deutschland durchgeführt. Nach einer Flugzeit von mehr als drei Stunden ist die Falcon 20.45 Uhr (MESZ) auf Ihre Heimatbasis zurückgekehrt. Die Flugroute für diesen Messflug führte von Oberpfaffenhofen nach Leipzig, dann über Hamburg nach Bilthoven (Niederlande) und zurück über Stuttgart nach Oberpfaffenhofen.

Auf dem Flug von Oberpfaffenhofen nach Norden wurde zuerst Leipzig angesteuert. Dort hat die Falcon einen Abstieg bis auf circa zwei Kilometer Höhe durchgeführt und ist dann wieder auf das Reiseflugniveau aufgestiegen. Während des weiteren Fluges wurde in Höhen zwischen zwei und zwölf Kilometern gemessen. Alle Messsysteme an Bord haben einwandfrei funktioniert.

Das LIDAR zeigte Aschewolkenstrukturen aus vertikalen Schichten. Diese Schichten lagen auf der Flugstrecke in sehr unterschiedlichen Höhen. Die Aerosolmessungen deuten darauf hin, dass in schon gealterten Vulkanasche-Wolken geflogen wurde. Zeitweilig war während des Fluges eine bräunliche Wolkenfärbung zu sehen. Diese Messungen erlauben einen Vergleich mit in Deutschland an meheren Stellen durchgeführten bodengestützten Messungen.

Hintergrund
Die DLR-Wissenschaftler Dr. Bernadette Weinzierl und Dr. Oliver Reitebuch sowie die DLR-Piloten Steffen Gemsa und Roland Welser und Bordmechaniker Alexander Wolf sind mit dem DLR-Forschungsflieger "Falcon 20 E" vom Forschungsflughafen des DLR in Oberpfaffenhofen zu einem Flug über Leipzig, Hamburg und die holländische Grenze entlang nach Süden bis nach Frankfurt und Stuttgart gestartet. "Wir wollen die Vulkanwolke nach Höhe, Ausdehnung und Zusammensetzung untersuchen und insbesondere die Größe und Konzentration der Vulkanasche in verschiedenen Flughöhen messen, die sich aus der Lava-Wolke des Vulkans Eyjafjallajökull gebildet haben", fasst Prof. Dr. Ulrich Schumann, Direktor des DLR-Instituts für Physik der Atmosphäre, das Ziel des Messfluges zusammen. "Ein derartiger Messflug ist alles andere als Routinearbeit"

"Wir haben am Wochenende die Messinstrumente für den ungewöhnlichen Forschungsflug vorbereitet", berichtet DLR-Wissenschaftler Schumann. Das Bundesverkehrsministerium und der Deutsche Wetterdienst unterstützen den Einsatz und wollen weitere Messflüge beauftragen. Gemeinsam mit dem Volcanic Ash Advisory Center in London nutzt der Wetterdienst die Daten des DLR, um die Verteilung der Vulkanasche genau zu erfassen. Das Luftfahrtbundesamt hat das Forschungsflugzeug mit den Messgeräten am Montagmorgen zum Messflug freigegeben,  die Deutsche Flugsicherung half bei der Planung und Durchführung des Messflugs.

"Ein derartiger Messflug ist alles andere als Routinearbeit, und so hoffen wir, dass es gelingt, verlässliche Daten für eine noch umfangreichere Situationsbeurteilung zu erfassen", verdeutlicht Prof. Dr. Johann-Dietrich Wörner, Vorstandsvorsitzender des DLR, den besonderen Charakter dieses Einsatzes. Das DLR habe zwar eine komplette, eigene Forschungsflugzeugflotte, die so genannten "special aircraft". "Doch wie der Name schon sagt, sind dies Flugzeuge, die jeweils für ganz bestimmte Aufgaben vorbereitet werden. Für die Untersuchung der Atmosphäre mit Bezug auf Vulkanasche sind andere Messinstrumente an Bord zu installieren als für Flüge zur Eiserkundung über Spitzbergen", erläutert Prof. Wörner weiter.

Laserimpulse aus 10.000 Metern Höhe

Die wissenschaftlichen Instrumente der "Falcon" werden in der Kabine und unterhalb der Tragflächen installiert. Die Messungen erfolgen durch Lufteinlässe und optische Fenster am Dach und im Boden des Fliegers, wo unter anderem das so genannte LIDAR (Light Detection And Ranging)-Instrument eingesetzt ist. "Das LIDAR ist ein Fernerkundungsinstrument, das aus 10.000 Metern Höhe Laserimpulse aussendet und das von der Atmosphäre zurück gestreute Lichtsignal empfängt. Daraus lassen sich beispielsweise Konzentrationsprofile von Aerosolpartikeln ableiten", erklärt DLR-Atmosphärenforscher Ulrich Schumann.
Forschungsflugzeug Falcon des DLR

Im Vergleich zu Satelliten, die Informationen über die horizontale Verteilung der Aschewolke geben können, ermöglichen die LIDAR-Daten auch Rückschlüsse auf die vertikale Struktur der Aschewolke: Das gemessene Lichtsignal ist ein Maß für die Anzahl und Größe der Ascheteilchen. Mit einem zweiten Messgerät können die Aerosole, also die Staubpartikel in der Aschewolke, nach Größe und Anzahl sowie optischen Eigenschaften vermessen werden. Dazu arbeiten die DLR-Wissenschaftler an Bord der Falcon mit einer Batterie von zehn Detektionsmethoden. Das Aerosol-Prinzip basiert auf der Ansaugung von Luft - dazu muss die "Falcon" tatsächlich für kurze Zeit in die Vulkan-Wolke hineinfliegen.

Das DLR-Forschungsflugzeug "Falcon 20 E" ist seit 1976 im Einsatz und eine der wichtigsten Plattformen deutscher und europäischer flugzeugbasierter Atmosphärenforschung. Das fliegende Labor für Umwelt- und Klimaforschung fliegt höher als die meisten Verkehrsflugzeuge, ist äußerst robust und wendig und erlaubt beispielsweise Messungen in der Nähe von Gewittern oder in nur 30 Metern Entfernung hinter den Triebwerken eines Verkehrsflugzeugs. Die Gipfelhöhe der Falcon reicht aus, um in mittleren Breiten die untere Stratosphäre zu erreichen, die in den vergangenen Jahren vor allem mit dem Abbau des Ozons im Blickpunkt der Forschung steht.