DEEPWAVE 2014

In Zusammenarbeit mit mehreren nationalen und internationalen Partnern (siehe rechte Spalte) nimmt das Institut für Physik der Atmosphäre an der Messkampagne "Deepwave" zur Untersuchung von Schwerewellen in Neuseeland teil.

Dabei werden Messungen an Bord zweier Flugzeuge (DLR Falcon, NSF/NCAR HIAPER) mit bodengestützten Messungen kombiniert. Ziel ist es, die dynamischen und chemischen Prozesse von Schwerewellen, ausgelöst an den neuseeländischen Alpen, näher zu untersuchen. Dabei profitieren wir von den Erfahrungen der Schwerewellenkampagne "GW-LCYCLE" vom vergangenen Dezember.

Wir werden hier in gewohnter Weise ab dem 23. Juni 2014 über die Messkampagne berichten.

Donnerstag, 17. Juli

So langsam neigt sich die Messkampagne dem Ende zu. Für Sonntag ist ein letzter koordinierter Flug mit der amerikanischen Hiaper geplant. Grund genug, um etwas zurückzublicken. In den neuseeländischen Medien wurde viel über die Messkampagne berichtet, daher wollen wir hier eine kleine Auswahl an Artikeln und Videos auflisten.

Den schönsten Bericht hat das National Institute of Water an Atmospheric Research (NIWA) publiziert. Die Videos sind sehr zu empfehlen: DEEPWAVE: One hundred people, a Gulfstream jet, some of the best technology available and two scientists in a paddock.

Fernsehbericht über die Messkampagne von ONE News: Scientists hope for a more accurate weather forecast

Weiterer Fernsehbericht von 3NEWS: Scientists use planes as flying weather labs

Auch SPACEDAILY hat über die Messungen berichtet: International experiment to change global weather forecasts

Ein Überblick über alle Berichte der Kampagne findet sich hier: Deepwave in the news

Montag, 14. Juli ~~~ WELTMEISTER ~~~

Am Sonntag wurde ein weiterer Doppelflug zur Vermessung von Schwerewellen durchgeführt. Das Flugmuster wich dabei etwas von der gewohnten Form ab. Entgegen der üblicherweise geflogenen Ost-West-Transections, wurde bei diesen Flügen ein Rechteck in zwei verschiedenen Höhen beprobt (siehe Bild). Dies liefert u.a. Hinweise darüber wie sich die Anregung der Schwerewellen bei weniger hohem Gebirge verhält. Zusätzlich war zur gleichen Zeit das amerikanische Forschungsflugzeug in der Luft um möglichst viele Daten zur gleichen Zeit und meteorologischen Situation zu erhalten.

Samstag, 12. Juli

Drei weitere Messflüge sind vorüber, wobei am Donnerstag der Vergleichsflug mit der amerikanischen GV und am Freitag zwei Flüge zur Vermessung von Schwerewellen stattfand.

Hier ist ein Photo der GV während des Vergleichsfluges zu sehen. Das Bild gibt einen guten Eindruck darüber, wie nahe sich beide Flugzeuge in der Luft sind. Dies ist allerdings auch nötig, damit man die Daten der Wind- und Wassermessung sinnvoll miteinander vergleichen kann.

Am Freitag wurden dann zwei dreistündige Flüge zur Vermessung von Schwerewellen im gewohnten Flugmuster durchgeführt, wobei die neuseeländischen Alpen in Ost-West-Richtung mehrmals auf verschiedenen Leveln unter und an der Tropopause überflogen wurden.

Ein erster Blick in die Daten zeigt, dass zum einen interessante Schwerewellen beprobt wurden und zum anderen, dass das Mainzer Instrument UMAQS auch ohne Operator an Bord gut funktioniert hat.

Mittwoch, 9. Juli

Nachdem seit Samstag auf Grund geringer bis keiner Wellenaktivität die FALCON am Boden geblieben ist, gibt es nun Anzeichen für weitere Messflüge in den nächsten Tagen. Zunächst wird am Donnerstag ein Vergleichsflug mit dem amerikanischen Forschungsflugzeug HIAPER stattfinden und zum Wochenende hin können vermutlich auch wieder Schwerewellen vermessen werden.

Der Vergleichsflug, bei dem beide Flugzeuge in geringem Abstand hintereinander bzw. nebeneinander fliegen werden, macht es möglich, Datensätze beider Flugzeuge direkt zu vergleichen und auf Konsistenz zu überprüfen. Insbesondere wird hierbei auf die Wind- und Wasserdampfmessungen eingegangen werden, welche auf beiden Platformen vorhanden sind.

Wir nutzen bei diesem Flug die Chance unser Instrument (UMAQS = University of Mainz Airborne QCL-based Spectrometer) zum ersten Mal bei dieser Kampagne ohne Operator während eines Fluges zu betreiben. Dies liefert Informationen darüber, wie gut UMAQS ohne Eingreifen während des Fluges funktioniert bzw. wo die Probleme liegen. Jedenfalls wäre ein Datenausfall während des Vergleichfluges weniger ärgerlich als bei einem späteren "Wellenflug".

Dienstag, 8. Juli

In diesem Eintrag wollen wir mal Ergebnisse vom ersten Messgflug (RF-F-01) zeigen:

Die Karte zeigt die üblicherweiße auf verschiedenen Höhen geflogene Ost-West-Transection. Hierbei wird die neuseeländischen Westküste mehrmals senkrecht zur Ausrichtung der neuseeländischen Alpen überflogen, da die meisten der hier zu beobachtenden Schwerewellen eben von diesem Gebirge ausgelöst werden.
Der Plot zeigt die N2O-Messungen vom ersten Messflug am 29.06.2014. Es ist deutlich zu erkennen, dass der troposphärische Tracer N2O zum einen mit der Höhe abnimmt und zum anderen entlang der oberen Fluglevel sowohl langwellige (Wellenlänge ca. 500 km) als auch kurzwellige (Wellenlänge von 15 - 40 km) Muster zeigt.


Für Fragen und Informationen bzgl. der Spurengasmessungen kann man sich gerne an Prof. Peter Hoor oder Stefan Müller wenden.

Freitag, 4. Juli (RF-F-04 und RF-F-05)

Der amerikanische Unabhängigkeitstag hält die US-Kollegen nicht von der Arbeit ab. Heute gibt es die erste richtige Doppel-Mission mit Falcon und HIAPER. Die Amerikaner fliegen üblicherweise in der Nacht, damit sie in der Dunkelheit mit ihrem Lidar die oberen Atmosphärenschichten vermessen können. Heute ist es so, dass die Falcon bereits am Nachmittag die Lage über den Alpen sondiert. Nach einem kurzen Tankstopp geht es dann heute Abend gleichzeitig mit der HIAPER in der Luft. Dabei fliegen sie relativ nahe gestaffelt über die Berge, wobei das Lidar der Falcon nach unten schaut und die HIAPER nach oben. Wir sind gespannt, ob das funktioniert!

Gestern war noch einer der seltenen Momente, an denen auch mal einer von der Flugplanung mitfliegen darf. Grund dafür war ein Kalibrationsflug für die drei verschiedenen Windmessgeräte an Bord der HIAPER. Diese sehr präzisen Geräte sind unverzichtbar, um die Schwerewellen sinnvoll aufzuzeichnen. Die anderen Geräte waren nicht angeschaltet und so gab es Platz im Flieger.

Um die Windmesser miteinander zu vergleichen, wurden sogenannte "Rollercoaster"-Manöver durchgeführt. Dabei zieht und drückt der Pilot an seinem Steuerhorn, wodurch man schnell begreift, warum das "Rollercoaster" heißt. Neben diesen Wellenbewegungen wurden auch Kreise geflogen sowie das Flugzeug um die Vertikalachse (yaw) gedreht. Dieses "yawen" war laut Pilotenaussage nicht so einfach, da man das Flugzeug aktiv in eine instabile Lage bringt

Bei einem Blick aus dem Fenster konnte man bei genauem Hinsehen auch Anzeichen von Wellen sehen.

Donnerstag, 3. Juli

Gestern kurz vor 22 Uhr ist die Falcon wieder in Christchurch gelandet. Für den wettervorhersagenden Teil der Mainzer war es ein schöner Flug, da sich die Prognose als doch recht gut erwiesen hat. Der erste schnelle Blick auf die Daten bei Bier, Nudeln und Pesto hat uns das gestern abend noch gezeigt. Danach wurde aber dann der Laptop geschlossen und zwei weitere Kaltgetränke geöffnet.

Die Flugplanung hier in Neuseeland ist vergleichsweise einfach, da hier einfach wenig Flugverkehr herrscht. Allerdings kann es auch hier vorkommen, dass sich zwei Flugzeuge recht nahe kommen, wie hier bei unserer Anreise kurz vor der Westküste Neuseelands

Mittwoch, 2. Juli (RF-F-03)

Um kurz vor 18 Uhr Ortszeit ist die Falcon bei eisigem Wind zu einem Messflug durch eine Tropopausenfalte gestartet. In einer Tropopausenfalte kann stratosphärische Luft bis in tiefe troposphärische Schichten, manchmal bis an den Boden, transportiert werden. Bei dem heutigen Messflug ist vor allem das Mainzer Instrument in der Lage, zwischen Troposphäre und Stratosphäre zu unterscheiden. Daher sind wir sehr gespannt, was dieser Flug an Daten bringt.

Im nachfolgenden Bild ist die Tropopausenfalte schön in einem Querschnitt der potentiellen Vorticity (PV) zu sehen (wer wissen will, was die PV genau ist, dem sei die Vorlesung: Großräumige Atmosphärendynamik von Prof. Wirth ans Herz gelegt). Ganz knapp kann man die Troposphäre und Stratosphäre anhand unterschiedlicher PV-Werte erkennen: Werte über 2 PV-Einheiten (hier rötlich bis grün) markieren die Stratosphäre. Man kann daher die Tropopausenfalte sehr schön an dem langen rötlichen Filament, welches fast bis zum Boden reicht, identifizieren.

(Vorhersage für Mittwoch, 9 UTC (21 Uhr NZST). Datengrundlage: ECMWF, Visualisierung mit MSS-Tool von Marc Rautenhaus)

Heute nachmittag hat die Falcon auch schon mal vorsichtig die Nase aus dem Hangar gestreckt um die Lage zu sondieren:

Dienstag, 1. Juli (RF-F-02)

Heute morgen um 4 Uhr Ortszeit startete die Falcon zu ihrem zweiten Messflug. Dabei flog sie exakt die gleiche Route wie gestern. Die Anströmung der Berge war noch vergleichbar zu den gestrigen Bedingungen. Die Wellen waren heute in der Früh sogar stärker im Vergleich zum gestrigen Flug. Auch der Quicklook in die Daten stimmt uns zuversichtlich.

Pünktlich zum Anpfiff in Porto Alegre landete die Falcon wieder, so dass sich die Mainzer gemeinsam die Haare raufen konnten.

Da der Flug in der Nacht stattfand, hier ein Bild der neuseeländischen Luftwaffe, die den Luftraum für uns freihält 😉

Montag, 30. Juni 2014 (RF-F-01)

Heute fand der erste wissenschaftliche Messflug der Falcon statt. Dabei startete die Falcon von Christchurch um 10:45 Ortszeit und nahm dann Kurs Richtung Süden. Sie querte dann viermal Neuseeland in Ost-West-Richtung. Ziel war es, die Schwerewellen, ausgelöst in der Umgebung vom Mount Aspiring in verschiedenen Höhen zu beproben. Das Mainzer Instrument lief dabei nach erstem Augenschein ohne Probleme.

Der nächste Flug ist bereits für die kommende Nacht geplant. Nach dem Start um 4:00 Uhr Ortszeit wird der gleiche Flugplan wie beim ersten Messflug durchgeführt, da in dieser Gegend immer noch Schwerewellen vorhergesagt werden. Wenn alles glatt läuft ist die Crew dann zum Anpfiff von Deutschland - Algerien wieder am Boden.

Samstag, 28. Juni 2014

Nach fast einwöchiger Reise ist heute gegen 14 Uhr (lokal) die Falcon gut in Christchurch gelandet. Während die Crew sich den üblichen Desinfektions- und Einreiseformalitäten beugen musste, gab es bei schönstem Wetter Gelegenheit, sich von der Einsatzfähigkeit der Falcon zu überzeugen.

Das Mainzer Instrument hat den Transferflug von Oberpfaffenhofen auch gut überstanden.

Freitag, 27. Juni 2014

Nach zwei Tagen ohne Flug wird für morgen wieder ein Messflug in die Tasmanische See vorbereitet. Ziel ist es, die Bedingungen vor der Bergüberströmung zu untersuchen. Außerdem werden in diesem Gebiet Dropsonden von der Hiaper abgeworfen, die dann direkt für die Wettervorhersage genutzt werden.

Inzwischen ist die Falcon nur noch einen Tag von Christchurch entfernt. Der Blick aus dem noch leeren Hangar zeigt das Heck der Hiaper sowie einen Blick auf die Wolken über den Alpen.

Donnerstag, 26. Juni 2014

Nach ihrem gestrigen Flug kann sich die Hiaper heute etwas ausruhen. Die Flugplanungen für die nächsten Tage gehen allerdings weiter. Zum Ende der Woche ist die Anströmung der neuseeländischen Berge wieder ideal für die Auslösung von Schwerewellen. Daher gibt es vermutlich das ganze Wochenende bis einschließlich Montag gute Chance für schöne Messungen.

Ab Dienstag steht dann auch die DLR Falcon für Messflüge zur Verfügung. Leider sieht es dann aber für Schwerewellen erst einmal mau aus. Trotzdem gibt es erste Ideen, was wir mit der Falcon machen.

Im Rahmen eines "Open Day" kam das neuseeländische Fernsehen zu Besuch - den Beitrag findet man hier: One News

Dienstag 24. Juni 2014

In den vergangenen Tagen haben wir uns mal angeschaut, wo die Schwerewellen eigentlich entstehen. Dabei haben wir einige sehr schöne Lenticularis-Wolken am Lake Pukaki erwischt.

Ab heute sind wir wieder in der Flugplanung involviert. Die amerikanische Hiaper ist fast täglich unterwegs; auch heute wird sie wieder 9 Stunden lang über der Tasmanischen See und den Alpen fliegen. Die Anströmung der Alpen ist heute wieder ideal, was der Westküste allerdings viel Niederschlag einbringt.

Die Falcon hat ihren mühsamen Weg von Oberpfaffenhofen nach Christchurch begonnen und wird am Samstag hier erwartet.

Donnerstag, 19. Juni 2014

Auch heute wurde wieder fleißig weitergeplant. Die Bedingungen für Schwerewellen sehen sehr gut aus und die HIAPER wird heute einen 9-Stunden-Flug östlich von Neuseeland durchführen. Allerdings wird die Crew nicht viel sehen, da sie nur nachts unterwegs sein werden.

Ende nächster Woche wird dann die Falcon, nach einem einwöchigen Transfer von Oberpfaffenhofen, hier erwartet.

Mittwoch, 18. Juni 2014

Der Jetlag lässt sich in diesen Tagen glücklicherweise gut durch die Fussball-WM kompensieren, da die ersten Spiele hier um 4 Uhr morgens Ortszeit laufen. Nach einem ausgiebigen Frühstück und einem 0:0 zwischen Brasilien und Mexiko ging es in den Operation Center, um bei der Erstellung des Wetterberichts mitzuhelfen.

Heute und in den kommenden zwei Tagen wird die HIAPER zu Messflügen starten und auf Schwerewellenjagd gehen.

Dienstag, 17. Juni 2014

Nach 26-stündiger Reisezeit ist das Mainzer Team gut in Christchurch angekommen. Noch auf der Runway konnten wir durch die Fenster unseres Flugzeugs die HIAPER, die amerikanische Version der HALO, auf dem Vorfeld begutachten.

Fotos: Philipp Reutter

Text: Philipp Reutter, Stefan Müller