GW-LCYCLE Kiruna 2013

Zusammen mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) wollen Wissenschaftler des Instituts für Physik der Atmosphäre den Lebenszyklus von Schwerewellen besser verstehen. Diese Wellen sind häufig in der Atmosphäre anzutreffen und entstehen zum Beispiel bei der Überströmung von Gebirgen. Dabei haben diese Wellen einen großen Einfluss auf die Entwicklung des Wettergeschehen, vor allem wenn sie, den Wellen am Strand ähnlich, brechen.

Um die Beschreibung der Schwerewellen in Vorhersagemodellen für Wetter und Klima zu verbessern, werden die Eigenschaften mit Hilfe des Forschungsflugzeug "Falcon" des DLR vor Ort untersucht. Als Basis wurde dabei der Flughafen in Kiruna (Schweden) ausgesucht, da durch die steil aufragende norwegische Küste dort mit vielen Schwerewellen zu rechnen ist.

Wir werden hier wieder regelmäßig über den Stand der Messkampagne berichten.

16. Dezember

Eine interessante und erfolgreiche Kampagne ging vergangenen Freitag mit zwei sehr guten Flügen zu Ende. Nach der verdienten Ruhepause geht es dann im neuen Jahr an die Auswertung der vielen, vielen Daten.

13. Dezember

Heute finden die letzten zwei wissenschaftlichen Flüge statt. Anders als geplant wird nicht in Rovanviemi gelandet, da dort die Landebahn wohl nicht die Beste ist. Das bedeutet, das beide Flüge heute von Kiruna aus starten.

Aktuell (14:15 Uhr) befindet sich die Falcon nordwestlich der Lofoten und vermisst zum zweiten Mal die Schwerewellen, ausgelöst an der norwegischen Küste. Man kann den aktuellen Flugweg der Falcon hier betrachten:

http://fb-info.dlr.de/cmet/

Vielen Dank ans DLR für diesen Link.

12. Dezember

Nachdem uns der gestern der nicht in den Modellen vorhergesagte Föhnsturm an den Boden gefesselt hat (samt einiger Radiosonden...), planen wir nun für morgen zwei Flüge. Es stellt sich eine ähnliche Situation wie gestern ein, allerdings in abgeschwächter Form. Daher sind wir zuversichtlich, dass wir dieses Mal die Falcon in die Luft bekommen.

Da Bilder von der Planung langweilig sind, hier mal zwei Impressionen aus dem Hangar...

Aufgepasst und mitgemacht

Polarbrot, Köttbullar und Senf. Eine gute Planung setzt gutes Essen voraus...

11. Dezember

16:15 Uhr

Lange Gesichter im Hangar. Heute wird nicht mehr geflogen, der Wind ist zu stark. Auch die Radiosonden haben es nicht leicht. Lichtmasten und Ballone vertragen sich nicht....

Immerhin konnten wir heute für etwa eine Stunde auch polare Stratosphärenwolken beobachten. Diese treten in Höhen von über 20 km auf, wenn die Temperatur unter -78° C liegt. Wer mehr über diese Wolken wissen will, dem sei die Vorlesung "Chemie der Atmosphäre" ans Herz gelegt.

14:55 Uhr

Satz mit X... Die Falcon ist wieder im Hangar. In Böen 53 kn von der Seite machen einen sicheren Start leider unmöglich. Wir warten jetzt, ob die Bedingungen nach dem Durchgang der Front besser werden.

13:50 Uhr

Zur Zeit laufen die letzten Vorbereitungen an der Maschine. Gegen 14 Uhr wird sie dann ihren ersten Messflug entlang des 69. Breitengrads absolvieren. Geplant wurde der Flug heute morgen wie immer in Zusammenarbeit mit den Piloten.

Wie schon erwähnt, lassen wir zur Zeit auch Radiosonden aufsteigen. Durch den nun doch starken Wind am Hangar (Böen bis 30 kn), ist der Start der Radiosonden nicht trivial. Auch gilt es beim Befüllen und Verknoten des Ballons mit der vollen Konzentration dabei zu sein...

11 Uhr:

Heute ist Großkampftag! Durch ein Tief zwischen Nordkap und Spitzbergen herrschen an der norwegischen Küste durch den strammen Westwind optimale Bedingungen zur Auslösung von Schwerewellen (siehe Bild, Datengrundlage: ECMWF, Visualisierung: DLR).

Dieses Tief ist für uns hier in Kiruna deutlich spürbar. Weniger durch den Wind sondern durch die warme Luft, die aus Süden herantransportiert wird. Waren es vorgestern noch -20° C, so sind es heute +8° C. Tauwetter! Zusätzlich sehen wir hier auch schon die ersten Lenticularis-Wolken.

Diese Bedingungen sind für uns optimal, daher planen wir heute 2 Flüge. Der erste startet gegen 14 Uhr, der zweite gegen 18 Uhr. Zusätzlich lassen wir hier auch alle drei Stunden Radiosonden aufsteigen, um so viele Daten wie möglich zu sammeln.

10. Dezember

Der heutige Tag wird zum einen genutzt um die kommenden Flüge vorzubereiten (Mittwoch bis Freitag), zum anderen auch für erste Auswertungen der Daten. Im folgenden Plot ist eine Zeitreihe vom zweiten Messflug (3.12.2013) zwischen 14:53 Uhr und 15:17 Uhr zu sehen. Während dieser Zeit befand sich die Falcon in der Stratosphäre. In blau ist die potentielle Temperatur gezeigt, in schwarz und grün die Spurengase CO und N2O.

Hier nun der Versuch einer kurzen Erklärung: Der erste Blick auf diese Zeitreihe zeigt das Signal einer Schwerewelle, zu sehen z.B. an der potentiellen Temperatur. Das Maximum der Welle kann man gegen 15:00 Uhr erkennen, das Minimum gegen 15:10 Uhr. Die Spurenstoffe zeigen ebenfalls diese Welle, allerdings mit gegenläufiger Amplitude. Deutlich sichtbar ist aber auch, dass zusätzlich noch viele kleinräumige Schwingungen überlagert sind. Auch hier kann man die Gegenläufigkeit der Schwingung zwischen potentieller Temperatur und den Spurengasen erkennen. Jedesmal, wenn die potentielle Temperatur zunimmt, kann man eine Abnahme in den Spurenstoffen erkennen. Dies entspricht den Erwartungen, da CO und N2O ihre Quellen am Boden haben und in der Stratosphäre mit der Höhe abnehmen. Im Gegensatz dazu nimmt die potentielle Temperatur mit der Höhe zu, wodurch sich dieses gegenläufige Signal erklären lässt. Für weitere Fragen steht Stefan Müller gerne zur Verfügung.

Abbildung: Stefan Müller

9. Dezember

17:00 Uhr:

Vor etwa einer halben Stunde ist die Falcon bei -20° Celsius gelandet (gestern zeigte das Autothermometer -37° Celsius). Nach der Landung ist die Arbeit aber noch nicht getan. So steht als erstes die Datensicherung auf dem Plan.

Hier ein Blick ins Innere der Falcon mit dem Mainzer Messbeauftragten. Wer findet ihn?

13:30 Uhr:

kurz nach 13 Uhr ist die Falcon Richtung Lofoten gestartet. In ca. 3 Stunden sollte sie wieder hier, nach einem fast wolkenfreien Flug, landen.

P.S: Im Gegensatz zur Sonne schafft es der Mond über den Horizont.

10:00 Uhr

Heute beginnen die weiteren Planungen für diese Woche. Aufgrund der geringen Wellenaktivität geht es heute los mit einem Flug, der eine Verschmutzungswolke aus Nordamerika vermessen soll, die nun über Nordskandinavien liegt.

Im Laufe der Woche wird die Wellenaktivität wieder sehr stark, d.h. es werden jetzt auch Flüge für Mittwoch bis Freitag geplant. Näheres dazu in den nächsten Tagen.

Das vergangene Wochenende konnte die Mainzer Abordnung in Kiruna dazu nutzen, sich Land und Tiere anzuschauen. Im Gegensatz zur Temperatur war die Stimmung nicht auf dem absoluten Nullpunkt 🙂 Auch sorgte wieder das Nordlicht für viele "Das ist ja nicht zu fassen...".

6. Dezember 2013

Nach einem erfolgreichem Flug gestern, werden heute die ersten Daten gemeinsam diskutiert und die nächsten Schritte geplant. In der Zwischenzeit darf sich der Falke etwas ausruhen...

5. Dezember 2013

10:10 Uhr:

Mit leichter Verspätung ist vor 40 Minuten die Falcon zu ihrem Messflug nach Mittelschweden gestartet. Abweichend von der Planung gestern, wird sie nicht in Östersund landen sondern direkt wieder nach Kiruna fliegen.

Die Wellen, ausgelöst durch das Orkantief "Xaver", werden etwas früher ausgelöst als gestern noch vorhergesagt.

Hier einige Impressionen von den Startvorbereitungen und dem Takeoff

4. Dezember 2013

Die gestern gewonnenen Daten des Mainzer Messgeräts QCL, welches zeitlich hoch aufgelöst (3 Hz physikalisch) die Konzentration von CO und N2O misst, zeigen bei der ersten Durchsicht deutliche Zeichen der Schwerewellen. An dieser Stelle geht hier auch ein großer Dank an die Firma enviscope für die erfolgreiche Lizenzierung des QCL.

Für morgen werden aktuell zwei Messflüge mit einem Zwischenstopp in Östersund geplant. Nördlich des Orkantiefs "Xaver", welches morgen v.a. in Deutschland extremes Wetter sorgen wird, hoffen wir auf Schwerewellen, die durch die norwegische Küste in der Gegend um Trondheim ausgelöst werden.

Als Lohn für die Arbeit in der Arena Arctica gab es gestern abend noch Nordlichter und heute morgen einen blutroten Sonnenaufgang...

3. Dezember 2013

update 17:45:

Die Falcon hat auch den zweiten Flug erfolgreich absolviert und darf nun schlafen gehen...

update 14:30:

Die Falcon ist wieder in der Luft.

update 13:50

Der Flieger ist um 13:15 wieder gut gelandet, wird jetzt voll betankt und startet dann so schnell wie möglich zum zweiten Flug.

update 11:00

Um kurz nach 10 Uhr ist die Falcon zu ihrem ersten Flug gestartet.

Startvorbereitungen um 9:30. Geplanter Start: 10 Uhr.

2. Dezember 2013

Die restlichen Teilnehmer sowie die Falcon sind heute im Laufe des Nachmittages sicher im verschneiten Kiruna angekommen. Morgen geht es dann gleich richtig los. Die Vorhersage für morgen zeigt sehr schöne Schwerewellen, die wir mit 2 Flügen beproben wollen.

Hier ein Bild der Falcon im riesigen Hangar "Arena Arctica"

29. November 2013

Nach einem erfolgreichen Testflug ist nun alles bereit für die nächste Woche beginnende Messkampagne. Die "Falcon" wird am Montag gegen 12 Uhr in Kiruna erwartet. Danach werden vermutlich gleich die Vorbereitungen für die ersten Messflüge beginnen.

Die Vorhersage für Dienstag zeigt eine gute Chance, dass wir in unserer Messregion auf Schwerewellen stoßen können. In der folgenden Abbildung kann man die Vorhersage für Dienstag, 3.12.2013 um 0 UTC sehen. Abgebildet ist ein Vertikalschnitt auf der geographischen Breite von 68° von 0° bis 30° Ost, mit der aufragenden norwegischen Küste bei ca. 16° Ost. Farblich dargestellt ist die Divergenz, welche als ein Maß für die Vertikalgeschwindigkeit angesehen werden kann. Den Vergleich mit dem idealisierten Bild in der rechten Spalte dieser Seite braucht diese Vorhersage nicht zu scheuen.

26. November 2013

Der Einbau der Messgeräte am DLR in Oberpfaffenhofen in die Falcon hat begonnen. Am Montag geht es dann nach Kiruna, der Eisenerzstadt nördlich des Polarkreises.

(Fotos: Philipp Reutter, Stefan Müller, Peter Hoor)
(Text: Philipp Reutter)